Brevet FR2972084A1 — publié le 20120831

POSTE DE TRANSFORMATION ELECTRIQUE A REFROIDISSEMENT AMELIORE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au domaine des postes de transformation électriques, 10 destinés à intégrer un appareil électrique et un transformateur. L'invention concerne de préférence des postes de transformation destinés aux réseaux de distribution secondaires ruraux, dits « postes bas de 15 poteaux », limités à 160 kVA, et assurant la transformation de la tension de 15-20 kV vers 410 V. Il s'agit donc en particulier de postes de transformation du type moyenne-tension / basse-tension, de préférence destinés à être partiellement enterrés. 20 ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les postes de transformation électriques ont fait l'objet de très nombreux développements, notamment dans le but de réduire leur encombrement et leur coût, ainsi que pour augmenter les performances de 25 refroidissement de leurs appareils électriques et transformateurs. Pour ce qui concerne le refroidissement de l'appareil électrique et du transformateur d'un poste, il est par exemple connu d'implanter une cloison de 30 séparation entre les deux compartiments recevant5 2 respectivement cet appareil et le transformateur. Un exemple de ce type de réalisation est connu du document FR 2 877 151, dans lequel la cloison de séparation définit en partie basse un passage d'air traversé par un flux d'air de refroidissement se propageant vers le bas dans le compartiment de l'appareil électrique, et vers le haut dans le compartiment du transformateur. Le mouvement du flux d'air est assuré par un phénomène de convection naturelle, par réchauffement de l'air au contact du transformateur. Concomitamment, une dépression se crée sous le transformateur, conduisant l'air du compartiment de l'appareil électrique à cheminer vers le bas le long de la cloison de séparation, puis à traverser le passage d'air pratiqué dans cette cloison. Lorsque le poste est de plus pourvu d'une cuve de rétention d'huile du transformateur, tel que cela est le cas dans la réalisation de la figure 2 du document FR 2 877 151, la cloison de séparation doit être décalée d'un muret vertical de la cuve afin de créer avec celui-ci, dans un plan horizontal, une ouverture permettant au flux d'air de pénétrer dans le compartiment du transformateur. Cela a pour inconvénient de devoir éventuellement augmenter le dimensionnement du poste dans le plan horizontal pour aménager cette ouverture, et, surtout, ne permet pas l'arrivée d'air frais uniforme et au plus bas sur la surface de l'ensemble du transformateur, ce qui nuit à l'efficacité de refroidissement des éléments du poste. En effet, avec cette configuration, le flux d'air de refroidissement passe essentiellement entre la 3 cloison de séparation et le transformateur, et ne permet donc pas un refroidissement optimal de ce dernier. En particulier, la partie basse du transformateur n'est que très peu impactée par l'air frais provenant du compartiment d'appareil électrique et s'échappant de l'ouverture horizontale définie entre le muret de cuve de rétention d'huile et la cloison de séparation. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus, relatifs aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a pour objet un poste de transformation électrique comprenant une cloison de séparation délimitant un premier compartiment destiné à recevoir un appareil électrique ainsi qu'un second compartiment destiné à recevoir un transformateur, ladite cloison de séparation définissant un passage d'air destiné à être traversé par un flux d'air de refroidissement prévu pour se propager vers le bas dans le premier compartiment avant de traverser ledit passage d'air, et se propager vers le haut dans le second compartiment après avoir traversé ledit passage, le poste comportant en outre un fond de poste ainsi qu'une cuve de rétention d'huile du transformateur délimitée par une partie dudit fond de poste. Selon l'invention, ledit passage d'air se situe au moins partiellement dans ladite cuve de rétention d'huile. 4 L'invention prévoit donc astucieusement d'agencer la cloison de séparation dans et/ou au-dessus de la cuve de rétention d'huile de transformateur. Cela conduit le flux d'air à transiter par la cuve de rétention d'huile et non plus à côté de celle-ci comme cela était le cas dans la réalisation de la figure 2 du document FR 2 877 151, ce qui permet une meilleure efficacité de refroidissement des éléments électriques du poste, en particulier de son transformateur. De plus, la solution retenue est avantageuse en ce qu'elle permet d'obtenir un poste de grande compacité, qui se traduit notamment par l'agencement d'une partie de la cuve de rétention d'huile dans le premier compartiment de réception de l'appareil électrique. De préférence, ladite cloison de séparation présente une extrémité basse agencée en regard et à distance dudit fond de poste avec lequel elle délimite ledit passage d'air. Alternativement, la cloison de séparation pourrait s'étendre jusqu'au fond du poste, avec le passage d'air réalisé par une ou plusieurs ouvertures pratiquées à travers la partie basse de la cloison. De préférence, ladite cuve de rétention d'huile comporte un muret prolongé vers le haut par une paroi de retenue d'eau. Il en découle un encombrement réduit, et une fabrication facilitée. De préférence, ledit fond de poste comporte deux portions séparées par une rupture de niveau formant partie de ladite cuve de rétention d'huile. De préférence, cette rupture de niveau est constituée par le muret mentionné ci-dessus. Dans cette configuration, il est préférentiellement prévu que la portion basse du fond de poste corresponde au fond de ladite cuve de rétention d'huile, et que la portion haute du fond de 5 poste permette de former une zone de retenue d'eau, destinée à faire face à une remontée de nappe phréatique. La partie haute du fond forme de préférence une zone de passage de câbles, éventuellement étanche, qui sert de zone tampon, et, qui en cas d'inondation, permet ainsi d'éviter le mélange huile/eau. De préférence, le poste comporte un toit ainsi que des parois latérales reliant le fond de poste au toit. Il est alors préférentiellement prévu que lesdites parois latérales et le fond de poste soient réalisés d'un seul tenant, c'est-à-dire d'une seule pièce, dans un matériau à base de béton, notamment moulé. Ce matériau peut être du béton armé, à savoir du béton renforcé par des éléments du type armature métallique, ou bien peut être du béton renforcé par des fibres. Il est préférentiellement résistant au feu. L'utilisation du béton réduit les coûts de matière, notamment par rapport à une solution métallique, et permet par ailleurs de limiter les montées en températures dues au rayonnement solaire. De préférence, le toit comporte deux ouvrants, l'un métallique fermant une première ouverture dudit premier compartiment, et l'autre en matériau à base de béton fermant une seconde ouverture dudit second compartiment. Ces ouvertures sont prévues pour l'exploitation du poste, c'est-à-dire qu'elles permettent l'accès à un opérateur aux appareillages 6 électriques. La première ouverture est en particulier dédiée à l'exploitation régulière, tandis que la seconde ouverture sert de façon plus marginale, notamment pour des réglages ou la maintenance du transformateur. Avantageusement, l'ouvrant de la seconde ouverture est réalisé en béton et comprend, sur sa surface interne au poste, des moyens de déflexion d'arc, par exemple moulés intégralement. Ainsi, ces moyens prennent de préférence la forme d'au moins une protubérance prévue sur la surface interne au poste. De préférence, aucun autre accès n'est prévu pour l'opérateur, l'exploitation s'effectuant donc uniquement par le dessus, c'est-à-dire par les ouvertures du toit. Ainsi, il est préférentiellement fait en sorte que lesdites parois latérales soient dépourvues d'ouverture permettant l'accès à l'intérieur du poste par un opérateur. De préférence, ladite cloison de séparation est fixée à ses extrémités opposées respectivement à deux parois latérales dudit poste situées en regard l'une de l'autre. Alternativement, de faibles espaces pourraient être conservés entre la cloison et les parois latérales, sans sortir du cadre de l'invention. De préférence, le poste de transformation est très compact, en étant dépourvu d'aire de manoeuvre intérieure et en présentant une surface au sol inférieure à 2 m2. De préférence, le poste comporte un appareil électrique logé dans le premier compartiment, ainsi qu'un transformateur logé dans le second compartiment. L'appareil électrique est alors 7 préférentiellement fixé sur ladite cloison de séparation, pour simplifier encore davantage la conception du poste. Enfin, il est prévu qu'un point haut dudit passage d'air se situe au même niveau ou plus bas qu'un point bas dudit transformateur, toujours dans le but de faire transiter le flux d'air de refroidissement par la partie basse du transformateur. D'autres avantages et caractéristiques de 10 l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; 15 - la figure 1 représente une vue en perspective d'un poste de transformation électrique selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ; - la figure 2 représente une vue similaire 20 à celle de la figure 1, avec le poste en configuration ouverte, le premier ouvrant étant retiré ; - la figure 3 est une vue en coupe verticale du poste montré sur la figure 1 ; et - la figure 4 est une vue de dessus du 25 poste montré sur la figure 2. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS En référence aux figures 1 à 4, il est représenté un poste de transformation électrique 1 selon un mode de réalisation préféré de l'invention, 30 destiné à être partiellement enterré dans le sol, par 8 exemple sur une profondeur de l'ordre de 60 à 80 cm. Le poste s'étend par ailleurs à partir du sol 7 sur une hauteur inférieure à 1,5 m, par exemple de l'ordre de 1 à 1,2 m. Sa surface au sol est inférieure à 2 m2, et il est dépourvu d'aire de manoeuvre intérieure, c'est-à-dire qu'il n'est pas conçu pour recevoir un opérateur, qui effectue donc ses opérations depuis l'extérieur du poste, par le dessus comme cela sera décrit ci-après. Il s'agit ici d'un poste de transformation préfabriqué destiné aux réseaux de distribution secondaires ruraux, dit « poste bas de poteaux » selon la norme NFC11-201, limité à 250 kVA, de préférence de l'ordre de 160 kVA, et assurant la transformation de la tension de 15-20 kV vers 410 V. Globalement, le poste de transformation 1 présente des parois latérales 2, un fond de poste 4, et un toit 6, les parois latérales 2 s'étendant verticalement et reliant le fond au toit. Ces parois 2 forment ensemble une enveloppe latérale entièrement fermée. Elles sont de préférence au nombre de quatre, agencées classiquement en carré ou en rectangle. Le poste 1 est également équipé d'une cloison de séparation verticale 8, s'étendant depuis le toit jusqu'à proximité du fond de poste 4. La cloison 8 peut être réalisée à l'aide d'une partie principale et d'une partie supérieure lui étant superposée selon la direction de la hauteur. Des orifices de passage de câbles 40 peuvent être définis à l'interface entre ces deux parties de cloison, comme cela est visible sur la figure 3. 9 Chacune des deux parties de cloison est fixée au niveau de ses chants verticaux opposés sur respectivement deux parois latérales 2 en regard l'une de l'autre. Pour ce faire, des rainures peuvent être prévues sur les parois latérales 2 afin d'assurer le montage et le démontage par glissement de ces parties de cloison. Une solution à cloison 8 réalisée d'une seule pièce peut néanmoins être envisagée, sans sortir du cadre de l'invention. La cloison 8 délimite un premier compartiment 10a recevant un appareil électrique basse tension 12, celui-ci étant monté sur cette même cloison 8, à proximité du toit. Elle délimite également un second compartiment 10b recevant un transformateur 14, qui repose sur des plots 16 en appui sur le fond de poste 4. Il est noté que le transformateur intègre, dans le mode de réalisation illustré, la protection moyenne tension MT. Le poste est donc divisé en deux compartiments 10a, 10b, chacun délimité par trois parois latérales 2 et par la cloison de séparation verticale 8. Chaque compartiment est fermé vers le bas par le fond de poste 4, et présente une ouverture horizontale en partie supérieure, fermée par le toit. Plus précisément, le premier compartiment 10a présente en partie supérieure une première ouverture 16 orientée horizontalement, fermée de manière réversible par un ouvrant 17 prenant ici la forme d'une plaque ou tôle métallique facilement démontable, de préférence en aluminium ou dans l'un de ses alliages. Lorsque cet 10 ouvrant 17 est retiré, comme schématisé sur la figure 2, un opérateur peut avoir acces au premier compartiment 10a par le dessus, et y effectuer des opérations d'exploitation et/ou de manoeuvre, voire de manutention, en particulier sur l'appareil électrique basse-tension 12. C'est également par la première ouverture 16 que l'opérateur peut introduire et extraire cet appareil électrique basse-tension. De manière analogue, le second compartiment 10b présente en partie supérieure une seconde ouverture 18 orientée horizontalement, fermée de manière réversible par un ouvrant 19 prenant ici la forme d'une plaque en matériau à base de béton. Ce matériau peut être du béton armé, ou bien du béton renforcé par des fibres, et résistant au feu. En particulier, bien que le choix du béton lui-même procure des avantages au niveau isolation sonore par rapport à une enveloppe métallique, la composition du matériau est choisie pour atténuer les nuisances sonores propagées par les solides. L'ouvrant 19 peut être monté articulé sur une extrémité supérieure de l'une des parois latérales 2, un ou plusieurs vérins 20 étant alors prévus pour constituer une assistance à l'ouverture et à la fermeture. Lorsque cet ouvrant 19 est ouvert, comme schématisé sur la figure 2, un opérateur peut avoir accès au second compartiment 10b par le dessus, et y effectuer des opérations de manutention, en particulier sur le transformateur 14. C'est également par la seconde ouverture 18 que l'opérateur peut introduire et extraire ce transformateur. 11 Dans le mode de réalisation préféré illustré, la partie intérieure du second ouvrant 19 comprend des moyens permettant de dévier un éventuel arc électrique, dénommés moyens de déflexion d'arc ou déflecteur. Il peut être réalisé par un surmoulage en béton 42 sur l'ouvrant 19, en formant un cadre qui rompt la planéité de la surface interne. D'autres moyens peuvent naturellement être envisagés. L'ouvrant 19 et/ou le l'une des parois latérales 2 du poste 1 peut comprendre des moyens de solidarisation avec l'ouvrant 17 métallique ; en particulier, l'ouvrant 17 peut être replié sur le toit béton 19 pour maintenir le poste 1 unitaire Le toit 6 est ainsi constitué par les deux ouvrants 17, 19, fermant respectivement les deux ouvertures de compartiment 16, 18 représentant les seules ouvertures par lesquelles un opérateur peut accéder à l'intérieur du poste. L'exploitation de ce dernier s'effectue donc uniquement par le dessus, impliquant l'absence de toute autre ouverture d'accès, notamment sur les parois latérales. Le fond de poste 4 présente deux portions séparées par une rupture de niveau 22, prenant la forme d'un muret vertical. La première portion de fond 24, celle présentant le niveau le plus bas, constitue le fond d'une cuve de rétention d'huile de transformateur 25, située sous le transformateur. Cette cuve 25 est donc délimitée par le muret 22 s'étirant d'un bout à l'autre du poste entre deux parois latérales 2 en regard, par une partie de ces deux parois latérales en regard, et par une troisième paroi latérale 2 reliant 12 les deux parois latérales en regard. C'est cette première portion de fond 24, également dite portion basse, qui supporte les plots 16 de réception du transformateur. La seconde portion de fond 26, celle présentant le niveau le plus haut mais qui reste tout de même dans la partie enterrée du poste, constitue le fond d'une cuve 28 de retenue d'eau, servant de zone tampon en cas d'inondation, et évitant ainsi le mélange eau/huile lors d'une remontée de nappe phréatique. Cette seconde portion 26, également dénommée portion haute, est pourvue d'un passage 31 pour des câbles 32, la traversée de ces câbles par le passage 31 pouvant, selon les conditions d'exploitation, être étanche, bien que ceci ne soit pas nécessaire. Le niveau bas de cette cuve de rétention 28 est donc identique ou similaire au niveau haut de la cuve de rétention d'huile de transformateur 25, puisque le fond 26 de la cuve 28 se situe à l'extrémité haute du muret 22 délimitant l'autre cuve 25. D'ailleurs, ce muret vertical 22 est prolongé vers le haut par une paroi verticale 30 de retenue. Cette paroi verticale 30 s'étend par exemple au minimum sur 10 cm au-dessus du sol, et constitue de préférence un « muret » de hauteur supérieure à 40 cm, de façon à garantir l'étanchéité en cas d'inondation inférieure à cette hauteur. La cuve 28 est donc délimitée par la paroi de retenue 30 s'étirant d'un bout à l'autre du poste entre deux parois latérales 2 en regard, par une partie de ces deux parois latérales en regard, et par une troisième paroi latérale 2 reliant les deux parois latérales en regard. Grâce à 13 cette cuve 28, le poste tolère une montée des eaux importantes en son sein, sans risquer d'endommager les éléments électriques du poste. A titre d'exemple indicatif, le poste peut supporter une montée des eaux jusqu'à 40 à 50 cm au-dessus du sol 7, sans même risquer de mélanger ces eaux avec de l'huile de fuite qui serait provisoirement stockée dans le cuve de rétention 25. De préférence, le fond 4, la paroi de retenue 30 et les quatre parois latérales 2 sont réalisées d'une seule pièce, par moulage, dans un matériau à base de béton. Ce matériau peut être du béton armé, ou bien du béton renforcé par des fibres, et résistant au feu. Plus spécifiquement en référence à la figure 3, la cloison de séparation 8 définit en partie basse un passage d'air 34 orienté verticalement, délimité vers le haut par un chant inférieur de la cloison, et vers le bas par la portion basse du fond de cuve 24. Ce passage 34 se situe donc au moins partiellement dans la cuve de rétention d'huile 25, qui s'étend ainsi non seulement dans le second compartiment 10b, mais également dans une partie du premier compartiment 10a. Ici, on prévoit que le point haut du passage d'air 34 se situe au même niveau ou plus bas que le point bas du transformateur, afin de s'assurer que le flux d'air de refroidissement 36 qui transite par ce passage 34 épouse bien le fond du transformateur 14, garantissant ainsi un refroidissement satisfaisant de ce dernier. 14 De manière classique, le flux d'air 36, schématisé par la flèche sur la figure 3, entre dans le premier compartiment 10a du poste par une ouverture (non représentée) pratiquée en partie haute, et sort du second compartiment 10b par une ouverture (non représentée) également pratiquée en partie haute. Ces ouvertures peuvent être prévues sur le toit, en partie haute des parois latérales, ou encore à l'interface entre ces éléments. Le flux d'air 36 chemine donc vers le bas en direction du passage 34 en épousant la cloison 8, puis vers le haut en épousant l'autre côté de la cloison de séparation 8 après avoir traversé le passage 34. Plus précisément, le mouvement du flux d'air est assuré par un phénomène de convection naturelle, par réchauffement de l'air au contact du transformateur 14. Concomitamment, une dépression se crée sous ce transformateur, conduisant l'air du premier compartiment 10a à cheminer vers le bas le long de la cloison de séparation 8, puis à traverser le passage d'air 34 pratiqué au bas de cette cloison. Ainsi, la conception du poste selon l'invention permet de procurer, entre autres, les avantages suivants . - la transformation d'énergie électrique pour la distribution secondaire ; - la séparation par une cloison des parties basse-tension et moyenne-tension ; - la ventilation du transformateur par une arrivée d'air dans la toiture du compartiment basse-tension, puis en partie basse du transformateur, 15 pour une évacuation par la toiture de la partie moyenne-tension ; - la rétention avec point bas pour le diélectrique liquide du transformateur ; - l'accessibilité de premier niveau pour la partie basse-tension ; - l'accessibilité de deuxième niveau pour la partie moyenne-tension sans outillage spécifique ; - une surface au sol inférieure à 2 m2 ; - des accès tous localisés par le dessus du poste ; - une insensibilité aux inondations en raison de l'étanchéité en cas d'inondation jusqu'à 450 mm, ce qui permet dans ces cas de maintenir les fonctions du poste ; - une ventilation uniquement en toiture, sans dégrader la durée de vie ; - la possibilité de pénétration des câbles issus de trois directions orthogonales et/ou de trois directions d'un même plan vers une seule ouverture. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemple non limitatif. Notamment, afin de réaliser des fonctions de coupure d'ossature, le poste 1 peut comprendre un appareillage moyenne-tension, par exemple logé dans un troisième compartiment.30 REVENDICATIONS1. Poste de transformation électrique (1) comprenant une cloison de séparation (8) délimitant un premier compartiment (10a) destiné à recevoir un appareil électrique (12) ainsi qu'un second compartiment (10b) destiné à recevoir un transformateur (14), ladite cloison de séparation définissant un passage d'air (34) destiné à être traversé par un flux d'air de refroidissement (36) prévu pour se propager vers le bas dans le premier compartiment (10a) avant de traverser ledit passage d'air (34), et se propager vers le haut dans le second compartiment (10b) après avoir traversé ledit passage, ledit poste comportant en outre un fond de poste (4) ainsi qu'une cuve (25) de rétention d'huile du transformateur délimitée par une partie dudit fond de poste, caractérisé en ce que ledit passage d'air (34) se situe au moins partiellement dans ladite cuve 20 de rétention d'huile (25). 2. Poste selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite cloison de séparation (8) présente une extrémité basse agencée en regard et à 25 distance dudit fond de poste (4) avec lequel elle délimite ledit passage d'air (34). 3. Poste selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite cuve de 30 rétention d'huile (25) comporte un muret (22) prolongé vers le haut par une paroi (30) de retenue d'eau. 17 4. Poste selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit fond de poste (4) comporte deux portions (24, 26) séparées par une rupture de niveau (22) formant partie de ladite cuve de rétention d'huile (25). 5. Poste selon la revendication 4, caractérisé en ce que la portion basse (24) du fond de poste correspond au fond de ladite cuve de rétention d'huile (25), et en ce que la portion haute (26) du fond de poste correspond au fond d'une cuve (28) de retenue d'eau. 6. Poste selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un toit (6) ainsi que des parois latérales (2) reliant le fond de poste (4) au toit (6). 7. Poste selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites parois latérales (2) et le fond de poste (4) sont réalisés d'un seul tenant, dans un matériau à base de béton. 8. Poste selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en que le toit (6) comporte deux ouvrants (17, 19), l'un métallique fermant une première ouverture (16) dudit premier compartiment (10a), et l'autre en matériau à base de béton fermant une seconde ouverture (18) dudit second compartiment (10b). 18 9. Poste selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'ouvrant en matériau à base de béton (19) comprend, sur sa surface interne au poste (1), au moins une protubérance servant de moyens de déflexion d'arc. 10. Poste selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en que lesdites parois latérales (2) sont dépourvues d'ouverture permettant l'accès à l'intérieur du poste par un opérateur. 11. Poste selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que ladite cloison de séparation (8) est fixée à ses extrémités opposées respectivement à deux parois latérales (2) dudit poste situées en regard l'une de l'autre. 12. Poste selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en qu'il présente une surface au sol inférieure à 2 m2. 13. Poste selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en qu'il comporte un appareil électrique (12) logé dans le premier compartiment (10a), ainsi qu'un transformateur (14) logé dans le second compartiment (10b). 5 14. Poste selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit appareil électrique (12) est fixé sur ladite cloison de séparation (8). 15. Poste selon la revendication 13 ou la revendication 14, caractérisé en ce qu'un point haut dudit passage d'air (34) se situe au même niveau ou plus bas qu'un point bas dudit transformateur (14). 10