Brevet FR2939560A1 — publié le 20100611

PROCEDE ET DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT DE L'INTERIEUR D'UN ENSEMBLE SECTIONNEUR-DISJONCTEUR A FORT AMPERAGE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne le domaine de disjoncteur de générateur et des sectionneurs de fort ampérage, en particulier lorsqu'ils sont placés dans une gaine de protection. ART ANTERIEUR ET PROBLEMES POSES Le souci permanent des constructeurs de ce type de matériel est d'augmenter la capacité de ces appareils à passer des courants d'ampérage de plus en plus importants, notamment au niveau des sectionneurs placés à l'intérieur des jeux de barres de sortie de centrales productrices ou distributrices de courant électrique. C'est notamment le cas lorsque ces sectionneurs sont associés à des disjoncteurs d'alternateurs. La méthode généralement utilisée consiste à homogénéiser la température de l'air en contact avec les différentes parties chauffantes du sectionneur concerné. D'autre part, l'augmentation de la capacité de tels sectionneurs à passer des courants de fort ampérage se traite habituellement en prévoyant une augmentation de la section de passage du courant, donc par une augmentation de la taille des pièces des sectionneurs. Le refroidissement se faisant par connexion naturelle ou forcée de l'air enfermé dans le 2 volume défini par la gaine dans lequel se trouve le sectionneur, la température régnant à l'intérieur de celle-ci est notablement supérieure à la température régnant à l'extérieur, c'est-à-dire de 30°C à au moins 40°C. De plus, cette température n'est pas homogène à l'intérieur de la gaine et va généralement de plus froid en partie basse au plus chaud en partie haute, la partie active du sectionneur se situant dans une zone médiane. Par le document de brevet français FR 2 845 819, on connaît un dispositif de refroidissement pour appareil de coupure de courant, sous gaine. Cette dernière confine donc un appareil de coupure de courant, de l'air étant enfermé dans la gaine. On utilise un tube de circulation passant à l'extérieur de la gaine pour procéder à un refroidissement de l'air qui se trouve dans la gaine, à l'aide de moyens de circulation d'air. Ainsi, une circulation de l'air à l'intérieur de la gaine est organisée, autour de l'appareil de coupure de courant. D'autre part, par le document de brevet français FR 2 846 142, on connaît un dispositif de refroidissement de sectionneur sous gaine comprenant un sectionneur,une gaine, un support de sectionneur et un circuit de refroidissement, passant dans la double paroi du carter du sectionneur et le fluide caloporteur, utilisé dans le circuit de refroidissement, étant de l'air extérieur. L'objectif de l'invention est de proposer un autre type de conception de refroidissement d'appareil de coupure de courant, en particulier du 3 sectionneur de courant qui est, de manière générale, associé à un disjoncteur, lui-même également enfermé dans la gaine de protection. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, le premier objet de l'invention est un procédé de refroidissement de l'intérieur d'un ensemble sectionneur-disjoncteur à fort ampérage, placé dans une gaine de protection contenant de l'air, et en particulier de refroidissement du sectionneur fonctionnant sous air, le sectionneur étant refroidit par une circulation d'air. Selon l'invention, le procédé consiste à organiser une circulation d'air à l'intérieur même du sectionneur pour le traverser, et non pas dans la double paroi du carter, cette circulation d'air à l'intérieur du sectionneur se faisant avec l'air de l'intérieur de la gaine de protection. Dans la réalisation principale, on utilise un échangeur de chaleur et des moyens de ventilation de l'air de la gaine de protection placés à l'extérieur de la gaine. Dans une des principales réalisations du procédé de l'invention, la circulation d'air à l'intérieur du sectionneur provient directement de l'échangeur de chaleur et des moyens de ventilation situés à l'extérieur de la gaine de protection. Dans une autre réalisation principale du procédé selon l'invention, l'entrée de la circulation d'air à l'intérieur du sectionneur vient de l'intérieur 4 de la gaine de protection dans laquelle débouche l'air issu de l'échangeur de chaleur et des moyens de ventilation situés à l'extérieur de la gaine. Un deuxième objet principal de l'invention est un dispositif de refroidissement pour la mise en oeuvre du procédé susmentionné. Selon l'invention, le carter du sectionneur est ouvert à aux moins endroits pour organiser la circulation d'air à l'intérieur même de celui-ci. De préférence, le dispositif comprend une canalisation et de moyens de ventilation placés à l'extérieur de la gaine de protection, la canalisation possédant un échangeur de chaleur. Dans une première réalisation du dispositif selon l'invention, ce dernier comprend une canalisation et des moyens de ventilation placés à l'extérieur de la gaine de protection et dont la sortie débouche directement sur une des au moins deux ouvertures du carter du sectionneur, à savoir l'entrée du sectionneur. Dans une autre réalisation principale du dispositif selon l'invention, l'entrée de la circulation d'air à l'intérieur du sectionneur est ouverte sur l'intérieur de la gaine de protection, dans laquelle débouchent la canalisation située à l'extérieur de la gaine, la sortie du sectionneur débouchant directement sur l'entrée de la canalisation LISTE DES FIGURES L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante accompagnée de quatre figures représentant respectivement : - figure 1, en coupe, un schéma relatif au procédé et au dispositif selon l'invention dans une 5 première réalisation de l'invention ; - figure 2, en coupe, un schéma relatif au procédé et au dispositif selon l'invention dans une deuxième réalisation de l'invention ; - figure 3, en coupe, un schéma relatif à une troisième réalisation du procédé du dispositif selon l'invention ; et - figure 4, en coupe, un schéma relatif au procédé et au dispositif selon une quatrième réalisation de l'invention. On note que dans ces quatre figures, le sectionneur est en position de passage de courant. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE QUATRE RÉALISATION DE L'INVENTION En référence à la figure 1, représentant à la fois le procédé et le dispositif selon l'invention dans sa première réalisation, un appareillage électrique à haut ampérage, constitué par l'ensemble du sectionneur 2/ disjoncteur 3, est enfermé dans une gaine de protection 1 étanche. Cette dernière contient de l'air qui entoure, entre autre, l'ensemble sectionneur 2/disjoncteur 3 et les autres appareils, câbles ou conduits y étant connectés. Le principe même du procédé et du dispositif selon l'invention est d'organiser un flux d'air à l'intérieur même du sectionneur 2, et non pas entre les parois de son 6 carter, pour permettre l'amélioration du refroidissement de ce dernier. Pour cela, on organise une circulation d'air à l'intérieur du sectionneur 2. Dans cette première réalisation illustrée par la figure 5 1, cette circulation d'air est provoquée par des moyens de ventilation 8 placés sur une canalisation 6 placée à l'extérieur de la gaine de protection 1. Les moyens de ventilation 8 peuvent être constitués d'un moteur entraînant un ventilateur. Bien que cela ne pourra pas être aussi efficace que l'utilisation de moyens de ventilation, et que cela ne soit pas représenté, on peut également utiliser la convection naturelle pour obtenir le flux d'air recherché à l'intérieur du sectionneur. La canalisation 6 a donc une entrée 6A placée en piquage sur la gaine de protection 1 et une sortie 6B placée également en piquage sur la gaine de protection 1. Ainsi, une circulation d'air peut se faire dans la canalisation 6. Cette dernière est 20 avantageusement équipée d'un échangeur de chaleur 7 placé lui-même à l'extérieur de la gaine de protection 1. L'échangeur de chaleur 7 fonctionne, bien évidemment, avec l'air ambiant, extérieur à l'ensemble de la gaine de protection 1 contenant l'ensemble 25 sectionneur 2/disjoncteur 3 et la canalisation 6. Il peut également fonctionner avec un fluide extérieur de refroidissement, par exemple de l'eau. Le type de fonctionnement d'un tel échangeur de chaleur 7 peut être divers, par exemple un échangeur de chaleur à 30 ailettes. 10 15 7 On note que, dans cette réalisation, l'entrée d'air dans le sectionneur 2 se fait dans le prolongement de la sortie 6B de la canalisation 6 pour entrer directement à l'intérieur du sectionneur 2, par une entrée 4, de façon étanche par rapport à l'air enfermé dans la gaine de protection 1. En d'autres termes, l'air ventilé par les moyens de ventilation 8 dans la canalisation 6 sont introduits directement à l'intérieur du sectionneur 2. La sortie de l'air de réfrigération à l'intérieur du sectionneur 2 se fait par une sortie 5 du sectionneur 2 aboutissant à l'intérieur de la gaine de protection 1. Ainsi, l'air réchauffé par le sectionneur passe d'abord à l'intérieur de la gaine de protection avant de pénétrer dans l'échangeur de chaleur 7 en entraînant dans la canalisation 6 par l'entrée 6A de cette dernière. La sortie 5 du sectionneur 2 se trouve, dans cette première réalisation, orientée vers le haut de la gaine de protection 1 et à une extrémité opposée à celle où se trouve l'entrée 4. En référence à la figure 2, la deuxième réalisation reprend les mêmes éléments que pour la première réalisation illustrée par la figure 1. Une seule exception concerne le circuit de ventilation de l'intérieur du sectionneur 12. En effet, la sortie 15 de ce sectionneur 12 est orientée, à l'intérieur de la gaine de protection 1 vers la partie inférieure de cette dernière. Dans ces deux premières réalisations, l'entrée 4 de la ventilation à l'intérieur du 8 sectionneur 2 ou 12 se trouve sur la partie gauche de ce dernier, tandis que la sortie 5 ou 15 se trouve sur la partie droite de ce dernier, à proximité du disjoncteur 3. En référence à la figure 3, la troisième réalisation de l'invention s'apparente à la précédente (figure 2). La différence est que le sens de circulation de l'air dans la canalisation 26 est inversée par rapport à celui des deux premières réalisations dans la canalisation 6. De ce fait, l'entrée 26A de la canalisation 26, montée directement sur une des deux ouvertures du carter du sectionneur 22, en l'occurrence la sortie 25 de l'air, et se trouve au-dessous de la partie gauche du sectionneur 22. En correspondance, la sortie 26B de la canalisation 26 se trouve à droite, montée en piquage, au-dessus du disjoncteur 3. Dans cette réalisation, l'entrée 24 de circulation d'air à l'intérieur du sectionneur 22 se trouve à droite et dans la partie inférieure de celui- ci, au voisinage de ce disjoncteur 3. De plus, dans cette réalisation, les moyens de ventilation 28 sont montés avec l'axe vertical, alors qu'ils étaient montés avec l'axe horizontal (référence 8) dans les deux premières réalisations des figures 1 et 2. La quatrième réalisation utilise le même sens de circulation de l'air dans la canalisation 36. Par contre, celle-ci est moins longue puisque la sortie 35 de la circulation d'air à l'intérieur du sectionneur 32 se trouve à droite de celui-ci dans sa partie supérieure, au voisinage du disjoncteur 3. De ce fait, l'entrée 36A de la canalisation 36 et les moyens de 9 ventilation 38 se trouvent plus au centre de l'ensemble sectionneur 32/disjoncteur 3 et la canalisation 36 et l'échangeur de chaleur 37 sont plus courts, la sortie 36B de la canalisation 36 se trouvant, montée en piquage, sur la gaine de protection 1, au-dessus du disjoncteur 3. Enfin, l'entrée 34 de circulation d'air dans le disjoncteur 32 est prévue dans l'extrémité gauche de celui-ci, non pas au-dessus ou en dessous mais de façon latérale, dans l'axe A de la gaine de protection 1. Dans ce cas, l'air provient d'une partie de l'intérieur de la gaine de protection 1. Ces quatre réalisations sont des exemples, le principe étant de pouvoir faire varier le sens de circulation de l'air dans la canalisation se trouvant à l'extérieur de la gaine de protection 1, et donc dans le sectionneur, et de pouvoir changer les emplacements d'entrée et de sortie de cette gaine de même que les emplacements d'entrée et de sortie de la circulation d'air à l'intérieur du sectionneur. On peut également envisager d'utiliser la convection naturelle pour la circulation de l'air dans le sectionneur. REVENDICATIONS1. Procédé de refroidissement de l'intérieur d'un ensemble sectionneur/disjoncteur (2, 22, 32/3) à fort ampérage, placé dans une gaine de protection (1) contenant de l'air, et en particulier de refroidissement du sectionneur fonctionnant sous air, le sectionneur (2) étant refroidit par une circulation d'air, caractérisé en ce qu'il consiste à organiser la circulation d'air à l'intérieur même du sectionneur (2, 22, 32) pour le traverser, et non pas dans une double paroi du carter, cette circulation d'air à l'intérieur du sectionneur (2, 22, 32) se faisant avec l'air de l'intérieur de la gaine de protection (1). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser une circulation forcée par un échangeur de chaleur (7, 37) et des moyens de ventilation (8, 28, 38) situés à l'extérieur de la gaine de protection (1), le sectionneur (2) étant refroidit par une circulation d'air. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la circulation d'air à l'intérieur du sectionneur (2) provient directement des moyens de ventilation (8) situés à l'extérieur de la gaine de protection (1). 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'entrée de la circulation d'air à l'intérieur du sectionneur (22, 32) vient de l'intérieur de la gaine de protection (1) dans laquelle débouche la canalisation (26, 36) située à l'extérieur de la gaine de protection (1). 5. Dispositif de refroidissement pour la mise en œuvre du procédé de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carter du sectionneur (2, 22, 32) est ouvert à au moins deux endroits pour organiser la circulation d'air à l'intérieur même de celui-ci. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend une canalisation (6, 26, 36) et des moyens de ventilation (8, 28, 38) placés à l'extérieur de la gaine de protection et possède un échangeur de chaleur (7, 37) placé à l'extérieur de cette gaine de protection. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une canalisation (6) placée à l'extérieur de la gaine de protection (1) et dont la sortie (6B) débouche directement sur une des au moins deux ouvertures du carter du sectionneur (2), à savoir l'entrée (4). 8. Dispositif selon la revendication 6, l'entrée (24, 34) de la circulation à l'intérieur du 12 sectionneur (22, 32) est ouverte sur l'intérieur de la gaine de protection (1) dans laquelle débouchent la canalisation (26, 36) située à l'extérieur de la gaine de protection (1), la sortie (25, 35) débouchant directement dans l'entrée (26A, 36A) de la canalisation (26, 36).