Brevet FR2884642A1 — publié le 20061020

Le document précité évoque l'intérêt d'isoler électriquement les liaisons entre les traversées de raccordement MT du transformateur et les fusibles MT de manière à éviter tout risque d'apparition d'un arc électrique, en amont du dispositif de protection mais néanmoins dans le bain d'huile du transformateur, qui pourrait conduire à des manifestations dangereuses malgré la présence de ce dispositif. La solution décrite dans ce document, représentée sur la figure 1, consiste à placer pour chaque phase MT la partie immergée 5 de io la traversée de raccordement 4, les pièces de liaison 6 et le fusible MT 7 correspondants dans un tube en matière isolante 8. Ce tube, implanté en position verticale, est fixé au couvercle 3 constituant la partie supérieure de la cuve 2 du transformateur 1 qui, en situation normale, est à remplissage intégral. Une étanchéité est assurée en partie supérieure de manière qu'en cas de baisse du niveau 10 de l'huile isolante 9 dans la cuve 2 du transformateur, ce tube 8 reste néanmoins rempli, assurant de ce fait une isolation efficace des composants qu'il contient, à savoir l'extrémité intérieure de la traversée, les pièces de liaison et la partie supérieure du fusible. L'étanchéité supérieure de ce tube est obtenue par exemple à partir d'une bride de fixation 1 1, comprimant un joint torique 12. Une telle disposition, si elle conduit à un niveau de fiabilité élevé, n'interdit pas de façon absolue l'apparition d'un défaut électrique entre une phase et la masse du transformateur ou entre plusieurs phases. En effet, une baisse de niveau du diélectrique pourrait être telle que le tube isolant vient à se vider lui-même de son contenu d'huile. Une autre éventualité à citer est celle du cas où l'huile isolante est polluée par du graphite ou des particules isolantes résultant d'un défaut interne au transformateur, d'intensité suffisamment limitée pour ne pas être détecté par le dispositif de protection mais néanmoins durable. Le joint torique 12 peut être lui-même défaillant et, soit favoriser une baisse de diélectrique dans le tube, soit autoriser la création d'un arc électrique entre l'extrémité intérieure de la traversée MT et la masse constituée par le couvercle sur laquelle est installée cette traversée. Enfin, on peut citer le cas d'une surtension qui provoquerait un contournement électrique du fusible alors que celui-ci vient de couper suite à un défaut interne au transformateur. Le but de la présente invention est d'éviter ces inconvénients et d'offrir une réponse à chacun des risques évoqués précédemment. A cet effet, l'invention a tout d'abord pour objet un dispositif de protection d'un transformateur à isolation par bain dans une cuve contenant un diélectrique liquide, comprenant une pièce de traversée lo d'une paroi de la cuve pour relier électriquement l'extérieur de la cuve à un enroulement dudit transformateur, un fusible relié électriquement audit enroulement, et un organe de liaison reliant électriquement ladite pièce de liaison et ledit fusible, caractérisé par le fait qu'il comprend un enrobage étanche en matériau isolant enrobant: - au moins l'extrémité de la partie immergée de la pièce de traversée située du côté du fusible, au moins l'extrémité du fusible située du côté de la pièce de traversée, et - ledit organe de liaison. L'invention résout donc les problèmes liés à l'étanchéité des tubes isolants, à la qualité de l'huile d'isolation ainsi qu'aux autres défauts susceptibles d'être rencontrés. Elle présente également l'avantage de permettre un montage des traversées électriques sur une paroi verticale et non obligatoirement dans l'axe des fusibles. Enfin, comme on le verra plus loin, elle permet de prévoir deux ou plusieurs traversées par phase, tout en garantissant une isolation fiable de tout le circuit électrique compris entre la ou les traversées électrique MT, les pièces de liaison et le fusible de protection. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, au moins une partie de l'ensemble enrobé comprend des rainures annulaires dans lesquelles l'enrobage forme des nervures complémentaires. Également dans un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit matériau isolant est une résine époxyde. En variante, ledit matériau isolant peut être une résine polyuréthane. Également dans un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit organe de liaison et ledit fusible sont généralement de révolution chacun autour d'un axe, lesdits axes faisant entre eux un certain angle, notamment un angle droit. Également dans un mode de réalisation particulier, le dispositif selon l'invention comprend au moins deux pièces de traversée reliées par un premier conducteur électrique, par exemple sensiblement perpendiculaire à l'axe du fusible, ledit enrobage enrobant lesdites au moins deux pièces de traversée et ledit premier conducteur électrique. Plus particulièrement, ledit organe de liaison peut être relié à une première desdites deux pièces de traversée par un deuxième conducteur électrique, par exemple sensiblement coaxial au fusible, ledit premier conducteur électrique reliant ladite première pièce de traversée à une deuxième pièce de traversée, ledit enrobage enrobant lesdites au moins deux pièces de traversée et lesdits premiers et deuxième conducteurs électriques. Les premiers et deuxième conducteurs électriques peuvent en particulier êtres sensiblement perpendiculaires entre eux, et plus particulièrement former un système trirectangle avec l'axe de la pièce de traversée. L'invention a également pour objet un ensemble de dispositifs tels que décrits ci-dessus, pour transformateur polyphasé, chaque dispositif de l'ensemble correspondant à une phase et lesdits dispositifs étant montés sur une face inclinée de la cuve, lesdits deuxièmes conducteurs électriques faisant un certain angle avec lesdits premiers conducteurs électriques, lesdites premières, respectivement deuxièmes, pièces de traversée étant alignées le long d'une première, respectivement deuxième, ligne, lesdites première et io deuxième lignes étant sensiblement parallèles. Lesdites premières et deuxième lignes peuvent notamment êtres généralement parallèles aux bissectrices des premiers et deuxièmes conducteurs électriques, par exemple être généralement inclinées à 45 avec les premiers conducteurs généralement horizontaux et les deuxièmes conducteurs généralement verticaux lorsque les dispositifs sont montés sur une cuve. Dans un mode de réalisation particulier, les enrobages des 20 dispositifs dudit ensemble sont sensiblement identiques. L'invention a également pour objet un poste de transformation muni d'un ensemble tel que décrit ci-dessus. L'invention a également pour objet un procédé pour la réalisation de l'enrobage d'un dispositif tel que décrit ci-dessus, comportant une étape de surmoulage sous vide d'une résine époxyde. L'invention a également pour objet un procédé pour la réalisation de l'enrobage d'un dispositif tel que décrit ci-dessus, comportant une étape de surmoulage par gélification sous pression d'une résine époxyde. L'invention a également pour objet un procédé pour la réalisation de l'enrobage d'un dispositif tel que décrit ci-dessus, comportant une étape de surmoulage sous vide d'une résine polyuréthane. L'invention a également pour objet un procédé pour la réalisation de l'enrobage d'un dispositif tel que décrit ci-dessus, comportant une étape de trempage dans un bain de résine liquide thermoplastique ou thermodurcissable. i0 On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, des modes de réalisation particuliers de l'invention, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale, décrite ci-dessus, 15 d'un dispositif de l'art antérieur; - la figure 2a est une vue similaire à la figure 1, d'un dispositif selon un premier mode de réalisation de l'invention; - les figures 2b et 2c sont des vues à plus grande échelle des détails respectifs de la figure 2a; la figure 3 est une vue similaire à la figure 2, d'un dispositif selon un autre mode de réalisation de l'invention; la figure 4 est une vue similaire à la figure 2, d'un dispositif selon un autre mode de réalisation de l'invention; - la figure 5 est une vue en coupe d'un ensemble de 25 dispositifs montés sur une paroi de cuve de transformateur; - la figure 6 est une vue similaire à la figure 5, d'un ensemble selon un autre mode de réalisation. La figure 2a présente un mode d'isolement électrique des liaisons entre les traversées de raccordement MT du transformateur et les fusibles MT selon l'invention et pour une configuration de type coaxial identique à celle présentée sur la figure 1. Un recouvrement en matière isolante 13 enrobe la partie amont du fusible MT 7, la pièce de liaison 6 et la partie immergée 5 de la traversée embrochable MT à partir de laquelle le transformateur est raccordé au réseau d'alimentation. De cette manière, l'isolement est indépendant du niveau du diélectrique liquide 9 contenu dans la cuve 2 du transformateur 1, ou de la qualité de ce diélectrique 9. Le procédé de réalisation de ce recouvrement est tel que la liaison entre la matière isolante utilisée et le corps isolant 14 de la traversée embrochable 4 d'une part, le corps isolant 15 du fusible d'autre part, interdit toute interface entre io ces matériaux. De ce fait, un arc électrique contournant la partie interne de la traversée 4 ou le fusible 7 ne peut pas s'établir. En dehors de ces avantages, un tel dispositif permet l'extraction de l'ensemble constitué de la borne embrochable MT 4, du fusible 7, de leur liaison 6 et du recouvrement de matière isolante 13, sans démontage de la cuve 2 du transformateur 1, le diamètre de chacun de ces éléments étant inférieur à celui du trou circulaire 16 ménagé dans le couvercle 3 pour l'implantation de la borne 4. La figure 3 présente un mode d'isolement électrique des liaisons entre les traversées de raccordement MT du transformateur et les fusibles MT selon l'invention et pour une configuration où deux traversées 17 sont associées pour chaque phase du transformateur. Cette configuration est plus particulièrement utilisée lorsque le transformateur est raccordé en coupure d'ossature de réseau. Dans ce cas, les traversées 17 sont conçues pour être engagées dans les trous circulaires 16 ménagés dans le couvercle 3 par le dessous du couvercle. Elles sont reliées électriquement par un conducteur 18 qui transitera l'intensité parcourant l'ossature du réseau, la dérivation vers la partie active du transformateur étant assurée directement par le fusible 7. Le recouvrement de matière isolante s'applique alors aux corps isolants 20 des deux traversées de phase, au conducteur 18, à la pièce de liaison 6 et au corps isolant 14 du fusible 7. On notera que la solution utilisée précédemment à l'invention permettait difficilement de réaliser une telle isolation, le tube isolant 8 présenté en figure 1 devant être complété dans sa partie supérieure par une pièce complexe enveloppant les parties immergées des deux traversées embrochables MT 17. La figure 4 présente un mode d'isolement électrique des liaisons entre les traversées de raccordement MT du transformateur et les fusibles MT selon l'invention et pour une configuration où la traversée embrochable 17 est positionnée selon un axe perpendiculaire à l'axe du fusible 7. Cette configuration présente l'intérêt d'un raccordement plus facile du transformateur, la traversée io embrochable 17 étant alors située sur une face latérale 20 de l'appareil et recevant le câble du réseau provenant du sol sans lui imposer un rayon de courbure, comme ce serait le cas si la traversée se trouvait sur le couvercle du transformateur. Dans ce cas, une entretoise conductrice 19 relie le conducteur 21 de la traversée embrochable MT 17 à la pièce de liaison 6. Pour les mêmes raisons qu'évoquées précédemment, la solution correspondant à l'invention présente un net avantage par rapport à la solution antérieure, laquelle est adaptée uniquement à des configurations coaxiales. La figure 5 reprend le principe correspondant à la figure 4 dans le cas d'un transformateur triphasé, mais en associant à présent deux traversées par phase. Cela dit, le principe présenté ici est également applicable à un transformateur biphasé, voire monophasé. Ces traversées sont positionnées sur deux axes parallèles présentant un angle par rapport à l'horizontale, de manière à permettre un positionnement parallèle des conducteurs 18 assurant la liaison entre les deux traversées embrochables MT 17 d'une même phase. Il s'en suit que l'entretoise conductrice 19 présente une longueur spécifique selon la phase à laquelle elle appartient, de manière à maintenir les fusibles à une altitude identique pour permettre l'implantation d'un dispositif de déconnexion triphasée. Nous abordons à présent les aspects relatifs au mode de réalisation du recouvrement en matière isolante. Ce mode d'obtention est déterminé pour garantir d'une part, l'absence de tout risque de création d'une interface entre les pièces recouvertes et la matière isolante utilisée pour le recouvrement, et d'autre part assurer une tenue diélectrique à la perforation de ce recouvrement qui soit au moins égale à la tension maximale de service du transformateur. Par ailleurs, les cavités ou inclusions de bulles d'air doivent être évitées de manière à écarter un risque d'apparition de décharges partielles en service. Selon un mode de réalisation préférentiel mais non exclusif représenté sur les figures 2b et 2c, des rainures repérées io respectivement 24 et 25 sont aménagées préalablement à l'opération de revêtement sur les corps isolants 14 et 15 appartenant respectivement à la traversée embrochable 4 et au fusible 7. Ces rainures présentent des faces latérales repérées respectivement 26 et 27. Ces faces sont parallèles de manière à améliorer la liaison mécanique entre le revêtement de matière isolante 13 et les corps isolants 14 et 15 grâce à la résistance au cisaillement qui s'opposerait à toute création d'un décollement et d'une interface entre les matériaux. Selon un premier mode d'obtention, la matière isolante utilisée est une résine époxyde flexibilisée mise en oeuvre par un moulage effectué sous vide, le moulage sous vide ayant l'intérêt d'éviter l'emprisonnement de bulles d'air dans l'épaisseur du revêtement. Cette résine peut également être une résine polyuréthane qui, bien que présentant des caractéristiques diélectriques moindres mais néanmoins suffisantes pour la présente application, offre l'avantage de ne pas nécessiter de post- cuisson de polymérisation qui contraindrait thermiquement les pièces à revêtir. Selon un second mode d'obtention, le moulage se fait sous une pression de l'ordre du bar sans mise sous vide préalable du moule. La pression est alors maintenue le temps nécessaire à la gélification de la résine injectée dans le moule. Les deux procédés d'obtention évoqués précédemment font appel à un moule comportant une empreinte dans laquelle sont placées les pièces à revêtir et est introduite la résine. Dans ce cas, la configuration correspondant à la figure 5 impose de disposer de trois empreintes distinctes. Pour éviter cet inconvénient, une variante est présentée sur la figure 6, dans laquelle le profil extérieur du revêtement de matière isolante 23 est maintenu identique pour les trois phases A, B et C. Enfin, selon un dernier mode de réalisation ne faisant pas appel à un moule, la résine est appliquée sur les surfaces à revêtir au io moyen d'un trempé dans un bain où cette résine est maintenue liquide durant le processus d'application. L'épaisseur du revêtement est maîtrisée à partir de l'ajustement de la viscosité de la résine liquide, et par une répétition éventuelle du processus de manière à superposer différentes couches. Le durcissement de la résine peut être obtenu soit par polymérisation à l'air, par refroidissement (résine thermoplastique), ou, au contraire par une polymérisation à chaud (résine thermodurcissable). 11 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de protection d'un transformateur à isolation par bain dans une cuve contenant un diélectrique liquide, comprenant une pièce de traversée (4) d'une paroi (3) de la cuve pour relier électriquement l'extérieur de la cuve à un enroulement dudit transformateur, un fusible (7) relié électriquement audit enroulement, io et un organe de liaison (6) reliant électriquement ladite pièce de liaison et ledit fusible, caractérisé par le fait qu'il comprend un enrobage étanche (13) en matériau isolant enrobant: - au moins l'extrémité de la partie immergée de la pièce de traversée située du côté du fusible, - au moins l'extrémité du fusible située du côté de la pièce de traversée, et - ledit organe de liaison. 2 Dispositif selon la revendication 1, dans lequel au moins une partie de l'ensemble enrobé comprend des rainures annulaires (24, 25) dans lesquelles l'enrobage forme des nervures complémentaires. 3 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, 25 dans lequel ledit matériau isolant est une résine époxyde. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel ledit matériau isolant est une résine polyuréthane. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit organe de liaison et ledit fusible sont généralement de révolution chacun autour d'un axe, lesdits axes faisant entre eux un certain angle. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant au moins deux pièces de traversée (17) reliées par un premier conducteur électrique (18), ledit enrobage enrobant lesdites au moins deux pièces de traversée et ledit premier conducteur électrique. 7 Dispositif selon l'ensemble des revendications 5 et 6, dans lequel ledit organe de liaison est relié à une première desdites deux io pièces de traversée par un deuxième conducteur électrique (19), ledit premier conducteur électrique (18) reliant ladite première pièce de traversée à une deuxième pièce de traversée, ledit enrobage enrobant lesdites au moins deux pièces de traversée et lesdits premiers et deuxième conducteurs électriques. 8 Ensemble de dispositifs selon la revendication 7 pour transformateur polyphasé, chaque dispositif de l'ensemble correspondant à une phase et lesdits dispositifs étant montés sur une face inclinée de la cuve, lesdits deuxièmes conducteurs électriques faisant un certain angle avec lesdits premiers conducteurs électriques, lesdites premières, respectivement deuxièmes, pièces de traversée étant alignées le long d'une première, respectivement deuxième, ligne, lesdites première et deuxième lignes étant sensiblement parallèles. 9 Ensemble selon la revendication 8, dans lequel les enrobages des dispositifs dudit ensemble sont sensiblement identiques. - Poste de transformation, caractérisé par le fait qu'il est muni d'un ensemble selon l'une quelconque des revendications 8 et 9. 11 Procédé pour la réalisation de l'enrobage du dispositif selon la revendication 3, comportant une étape de surmoulage sous vide de ladite résine époxyde. 12 Procédé pour la réalisation de l'enrobage du dispositif selon la revendication 3, comportant une étape de surmoulage par gélification sous pression de ladite résine époxyde. 13 Procédé pour la réalisation de l'enrobage du dispositif selon la revendication 4, comportant une étape de surmoulage sous vide de ladite résine polyuréthane. io 14 Procédé pour la réalisation de l'enrobage du dispositif selon la revendication 1, comportant une étape de trempage dans un bain de résine liquide thermoplastique ou thermodurcissable.