Brevet FR3008241A1 — publié le 20150109

AGENCEMENT DE RACCORDEMENT DE DEUX CONDUCTEURS COMPORTANT DES MOYENS D'ECHANGE DE CHALEUR DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un agencement pour le raccordement de deux conducteurs électriques qui comporte des moyens de dissipation thermique, afin d'évacuer la chaleur produite au niveau des contacts électriques. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans un poste électrique sous enceinte métallique, le raccordement entre deux conducteurs électriques est réalisé par un organe tubulaire qui est relié à chacune des extrémités en vis-à-vis des conducteurs et par deux conducteurs annulaires dont chacun est disposé entre l'extrémité d'un conducteur et l'organe tubulaire. Les conducteurs sont généralement portés par l'organe tubulaire, dans une gorge de celui-ci, l'organe tubulaire est a cet effet généralement appelé porte contacts. L'ensemble est agencé à l'intérieur d'une enceinte cylindrique d'axe principal horizontal, et est maintenu en position à distance des parois de l'enceinte par des supports isolants orientés radialement par rapport à l'axe principal de l'enceinte. Le volume intérieur de l'enceinte est fermé de manière étanche et est rempli d'un gaz isolant électriquement. Le courant qui circule au travers des 5 conducteurs circule aussi au travers des contacts et du porte contacts. L'intensité du courant électrique provoque un échauffement des contacts, du porte contact et des extrémités des conducteurs et a notamment pour 10 conséquence une dilatation de ces composants. Pour limiter cette élévation de température à une température proche de 65°C, il a été proposé de favoriser les échanges de chaleur par radiation en recouvrant les conducteurs d'une peinture adaptée. 15 Il a aussi été proposé de pratiquer des ouvertures dans chaque extrémité des conducteurs, pour qu'un flux du gaz contenu dans l'enceinte traverse l'extrémité du conducteur et le refroidisse par convection. A titre de variante, des ailettes ont été 20 additionnées pour augmenter le transfert de chaleur. Enfin, il a été proposé d'augmenter le nombre de contacts entre l'extrémité de chaque conducteur et le porte contacts, pour limiter l'échauffement de chaque contact. 25 Cependant, de telles solutions ont un effet limité et ne permettent pas d'augmenter les dimensions des composants, afin de faire circuler un courant électrique plus important. L'invention a pour but de proposer des 30 moyens de dissipation thermique pour un tel agencement dont l'efficacité est améliorée par rapport à l'état de la technique. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention propose un agencement pour le 5 raccordement électrique de deux conducteurs cylindriques qui comporte : - une enceinte cylindrique d'axe principal A longitudinal qui délimite un volume dans lequel les conducteurs sont agencés coaxialement à l'axe principal 10 de l'enceinte avec une extrémité d'un conducteur située axialement en face et à distance d'une extrémité de l'autre conducteur ; un porte contacts cylindrique qui est réalisé en matériau conducteur électrique et qui est 15 coaxial à l'axe principal A de l'enceinte dont chaque extrémité axiale du porte contacts est associée à l'extrémité d'un conducteur et recouvre radialement ladite extrémité associée du conducteur un contact électrique annulaire qui est 20 agencé entre l'extrémité de chaque conducteur et l'extrémité axiale associée du porte contacts et qui réalise le raccordement électrique entre le porte contacts et le conducteur associé ; - deux supports isolants qui relient le 25 porte contacts à l'enceinte dont chacun est de forme cylindrique et s'étend radialement par rapport à l'axe principal A de l'enceinte les deux supports étant agencés symétriquement par rapport à l'axe principal A de l'enceinte 30 - des moyens de refroidissement de chaque contact électrique, caractérisé en ce que les supports et le porte contacts délimitent un conduit d'orientation principale radiale au travers duquel circule un flux du gaz contenu dans l'enceinte et en ce que les moyens de refroidissement comportent des moyens d'échange de chaleur entre chaque contact électrique et le flux de gaz circulant dans le conduit radial. La circulation d'un flux de gaz au travers 10 des supports et du porte contacts permet de produire un déplacement naturel de gaz dans ce conduit, afin de favoriser un refroidissement par convection naturelle. En combinant ce flux de gaz à des moyens pour prélever de la chaleur aux contacts, on améliore 15 le refroidissement des contacts et aussi des extrémités des conducteurs et du porte contacts. De préférence, chaque support comporte au moins une ouverture réalisée au niveau de son extrémité la plus proche de l'enceinte et le porte contacts 20 comporte une ouverture associée à chaque support qui met en communication le volume intérieur du porte contacts avec le support associé, et l'axe principal commun des deux supports est orienté verticalement selon la gravité terrestre. 25 De préférence, chaque conducteur comporte au moins une ouverture située axialement à distance de l'extrémité du conducteur permettant la circulation d'un flux de gaz secondaire depuis le volume intérieur de l'enceinte à l'intérieur de l'extrémité du 30 conducteur vers le flux de gaz traversant le conduit radial. De préférence, chaque conducteur comporte deux ouvertures diamétralement opposées par rapport à l'axe principal de l'enceinte. De préférence, le porte contacts comporte 5 un composant formant bloc thermique qui est monté à l'intérieur de chaque extrémité du porte contacts et qui est en contact avec ladite extrémité du porte contacts à proximité de chaque contact électrique pour un échange de chaleur entre le contact électrique et le 10 bloc thermique par l'intermédiaire de ladite extrémité du porte contacts. De préférence, les deux blocs thermiques sont montés dans les deux extrémités du porte contacts et sont reliés entre eux par des tiges axiales 15 s'étendant au travers du conduit radial. De préférence, les tiges axiales comportent des ailettes pour favoriser le transfert de chaleur avec le flux de gaz traversant le conduit radial. De préférence, chaque extrémité du porte 20 contacts comporte un caloduc dont la partie dans laquelle l'évaporation est réalisée est reliée thermiquement avec le contact électrique par l'intermédiaire de ladite extrémité du porte contacts et dont la partie du caloduc dans laquelle la 25 condensation est réalisée, s'étend au travers du conduit radial. De préférence, la partie du caloduc dans laquelle la condensation est réalisée comporte des ailettes pour favoriser le transfert de chaleur avec le 30 flux de gaz traversant le conduit radial. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique en section selon un plan axial vertical d'un agencement selon l'invention ; - la figure 2 est une représentation similaire à celle de la figure 1, montrant un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est un détail en perspective de l'ensemble formé par les blocs thermiques et les tiges axiales représentés à la figure 2 ; - la figure 4 est une représentation similaire à celle de la figure 1, montrant un troisième mode de réalisation de l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS On a représenté à la figure 1 un agencement 10 de raccordement de deux conducteurs électriques 12 d'un poste électrique sous enceinte métallique. Cet agencement est conçu pour que les conducteurs 12 soient raccordés dans le prolongement axial l'un de l'autre, au niveau de leurs extrémités 12a en vis-à-vis. L'agencement comporte une enceinte fermée 14 constituée de deux viroles 16 cylindriques accolées bout à bout et qui est remplie d'un gaz diélectrique. L'enceinte 14 possède un axe principal A qui est horizontal. Les deux conducteurs 12 sont disposés dans l'enceinte 14 avec leur axe principal coaxial à l'axe principal A de l'enceinte 14 et leurs extrémités 12a respectives sont situées en vis-à-vis et à distance axiale l'une de l'autre. L'agencement 10 comporte aussi un porte contacts 18 réalisé en matériau conducteur électrique, qui relie les deux extrémités 12a des conducteurs 12. Le porte contacts 18 est de forme tubulaire et est coaxial à l'axe principal A de l'enceinte 14. Son diamètre interne est légèrement supérieur au diamètre externe de chaque extrémité 12a des conducteurs 12. Les extrémités 12a des conducteurs 12 sont 15 reçues avec jeu dans le porte contacts 18, chaque extrémité 12a du conducteur 12 étant recouverte par une extrémité 18a associée du porte contact 18. Les extrémités 12a des conducteurs 12 sont reliées mécaniquement et électriquement au porte 20 contacts 18 par l'intermédiaire de contacts annulaires 20 dont chacun est à la fois en contact avec la face cylindrique externe de l'extrémité 12a associée d'un conducteur 12 et la face cylindrique interne du porte contacts 18. 25 Afin d'assurer le maintien en place de chaque contact 20, la face cylindrique interne du porte contacts 18 comporte une rainure annulaire associée à chaque contact annulaire 20, dans laquelle le contact annulaire 20 associé est reçu. 30 Selon une variante de réalisation non représentée, la gorge annulaire qui reçoit le contact annulaire 20 est formée dans l'extrémité 12a associée de chaque conducteur 12. Le porte contacts 18 et les extrémités 12a des conducteurs 12 sont maintenus en position coaxiale par rapport à l'axe principal A de l'enceinte 14 par des supports 22 réalisés en matériau isolant, qui sont d'orientation principale radiale et relient le porte contacts 18 à l'enceinte 14. Les supports 22 sont en outre orientés verticalement, c'est-à-dire que leur axe principal B, qui est radial par rapport à l'axe principal 1 de l'enveloppe 14, est vertical, selon la gravité terrestre. Les conducteurs 12 sont destinés à être traversés par un courant électrique de forte intensité. En passant d'un conducteur vers le porte contacts 18 puis du porte contacts 18 vers l'autre conducteur 12, en passant par les contacts 20, ce courant produit un échauffement des contacts 20, qui peut devenir important et ainsi endommager certains composants. Pour limiter cet échauffement des contacts 20, l'agencement 10 comporte des moyens pour évacuer la chaleur des contacts 20, et ainsi les refroidir. Ces moyens d'évacuation de chaleur comportent un conduit radial 24 qui s'étend au travers du porte contact 18 et des supports 22, au travers duquel un flux du gaz contenu dans l'enceinte 14 circule, et des moyens pour prélever de la chaleur au niveau des contacts 20 et transférer cette chaleur vers le flux de gaz s'écoulant dans le conduit radial 24. Le conduit radial 24 est délimité par les deux supports 22 et le porte contacts 18. Le porte contacts 18 comporte à cet effet deux orifices 26 qui mettent en communication le volume intérieur du porte contacts 18 avec le volume intérieur des supports 22. Aussi, chaque support comporte des ouvertures 28 qui permettent au flux de gaz de pénétrer et de sortir du conduit radial 24. De préférence, chaque ouverture 28 est réalisée au niveau de l'extrémité du support 22 la plus proche des viroles 16 formant l'enceinte 14. L'écoulement de gaz dans le conduit 24 s'effectue par l'échauffement du gaz par la chaleur produite au niveau des contacts 20. En effet le gaz chauffé a une densité moindre que lorsqu'il est plus froid, il a donc naturellement tendance à remonter. Ainsi, le gaz s'écoule verticalement du bas vers le haut dans le conduit radial 24. Le gaz pénètre dans le conduit radial par les ouvertures 28 réalisées dans le support 22 verticalement inférieur, traverse le porte contacts 18 et ressort du conduit radial 24 par les ouvertures 28 réalisées dans le support 22 verticalement supérieur. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 1, les moyens pour prélever de la chaleur au niveau des contacts 20 consistent à faire circuler un flux de gaz, que l'on appellera par la suite "secondaire", à l'intérieur de l'extrémité 12a de chaque conducteur 12. Chaque flux de gaz secondaire prélève alors de la chaleur par convection puis s'écoule vers le flux de gaz s'écoulant dans le conduit radial 24 pour se mélanger à celui-ci et s'évacuer par les ouvertures 28 réalisées dans le support 22 verticalement supérieur. Le mouvement du flux de gaz secondaire est produit par un phénomène d'aspiration, le flux de gaz secondaire étant aspiré par le flux de gaz s'écoulant au travers du conduit radial 24. L'aspiration de ce flux de gaz secondaire est réalisée au niveau d'ouvertures 30 formées dans le conducteur 12, à proximité de son extrémité 12a. Les ouvertures 30 sont réparties autour de l'axe principal A du conducteur, pour permettre un flux secondaire de gaz suffisant pour assurer le prélèvement de chaleur. Selon un mode de réalisation préféré, chaque conducteur comporte deux ouvertures 30 diamétralement opposées par rapport à l'axe principal A du conducteur 12. Le flux de gaz secondaire s'écoule le long de l'extrémité 12a du conducteur 12, en prélevant de la chaleur par convection, refroidissant alors l'extrémité du conducteur 12 et donc le contact 20 associé. On a représenté aux figures 2 et 3 un autre mode de réalisation de l'invention dans laquelle les moyens pour prélever de la chaleur comportent un composant 32 formant bloc thermique qui est destiné d'une part à absorber de la chaleur provenant de l'échauffement du contact 20 et qui est destiné d'autre part à transférer cette chaleur vers le flux de gaz circulant dans le conduit radial 24. Le bloc thermique 32 est en forme d'un disque plein, de diamètre externe égal au diamètre interne du porte contact 18 et ayant une épaisseur axiale permettant au bloc thermique 32 d'emmagasiner une certaine quantité de chaleur adaptée à l'usage de l'agencement 10. L'absorption de la chaleur provenant de l'échauffement du contact 20 est réalisée en mettant en contact le bloc thermique 32 à la paroi radialement interne de l'extrémité associée 18a du porte contacts 18. La chaleur est transmise depuis le contact 20 vers l'extrémité 18a du porte contacts 18 par conduction puis depuis l'extrémité 18a du porte contacts 18 vers le bloc thermique 32 par conduction aussi. Le transfert de la chaleur depuis le bloc thermique 32 vers le flux de gaz est réalisé par l'intermédiaire de tiges axiales 34 qui sont fixées au bloc thermique 32 et qui s'étendent au travers du conduit radial 24. Le flux de gaz s'écoulant au travers du conduit radial 24 vient en contact avec les tiges axiales 34, prélevant alors de la chaleur par convection. Selon un mode de réalisation préféré, les 25 tiges axiales 34 s'étendent axialement en reliant les deux blocs thermiques 32 qui sont chacun associés aux deux extrémités 18a du porte contacts 18. Selon une variante de réalisation permettant de favoriser le transfert de chaleur avec le 30 flux de gaz, les tiges axiales 34 comportent des ailettes (non représentées) augmentant leur surface en contact avec le flux de gaz. On a représenté à la figure 4 encore un autre mode de réalisation de l'invention selon lequel 5 les moyens pour prélever de la chaleur comportent un caloduc 36. Le caloduc 36 est un composant fermé hermétiquement, dans lequel un fluide frigorigène circule entre une portion 38 absorbant la chaleur, dans 10 laquelle le fluide s'évapore, et une portion 40 restituant la chaleur, dans laquelle le fluide se condense. Ici, la portion 38 absorbant la chaleur est en contact avec la paroi radialement interne de 15 l'extrémité associée 18a du porte contacts 18. La chaleur est transmise depuis le contact 20 vers l'extrémité 18a du porte contacts 18 par conduction puis depuis l'extrémité 18a du porte contacts 18 vers le bloc thermique 32 par conduction aussi, de manière 20 similaire au mode de réalisation décrit précédemment. La portion 40 restituant la chaleur est disposée dans le conduit radial 24 traversé par le flux de gaz, pour que le flux de gaz prélève la chaleur par convection lorsqu'il entre en contact avec cette 25 portion 40. Pour faciliter le transfert de chaleur entre le flux de gaz et la portion 40 du caloduc 36, la portion 40 comporte des ailettes 42 augmentant sa surface en contact avec le flux de gaz. 30 REVENDICATIONS1. Agencement (10) pour le raccordement électrique de deux conducteurs (12) cylindriques qui comporte : - une enceinte (14) cylindrique d'axe principal A longitudinal qui délimite un volume dans lequel les conducteurs (12) sont agencés coaxialement à l'axe principal de l'enceinte (14), avec une extrémité (12a) d'un conducteur (12) située axialement en face et à distance d'une extrémité (12a) de l'autre conducteur (12) ; - un porte contacts (18) cylindrique qui est réalisé en matériau conducteur (12) électrique et qui est coaxial à l'axe principal A de l'enceinte (14), dont chaque extrémité axiale (18a) du porte contacts (18) est associée à l'extrémité (12a) d'un conducteur (12) et recouvre radialement ladite extrémité (12a) associée du conducteur (12) ; - un contact électrique (20) annulaire qui est agencé entre l'extrémité (12a) de chaque conducteur (12) et l'extrémité axiale (18a) associée du porte contacts (18) et qui réalise le raccordement électrique entre le porte contacts (18) et le conducteur (12) associé ; - deux supports isolants (22) qui relient le porte contacts (18) à l'enceinte (14), dont chacun est de forme cylindrique et s'étend radialement par rapport à l'axe principal A de l'enceinte (14), les deux supports (22) étant agencés symétriquement par rapport à l'axe principal A de l'enceinte (14) ;- des moyens (24, 32, 36) de refroidissement de chaque contact électrique (20), caractérisé en ce que les supports (22) et le porte contacts (18) délimitent un conduit (24) 5 d'orientation principale radiale au travers duquel circule un flux du gaz contenu dans l'enceinte (14), et en ce que les moyens de refroidissement comportent des moyens d'échange de chaleur entre chaque contact électrique (20) et le flux de gaz circulant 10 dans le conduit radial (24). 2. Agencement (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque support (22) comporte au moins une ouverture (28) réalisée au niveau de son 15 extrémité la plus proche de l'enceinte (14) et le porte contacts (18) comporte une ouverture (26) associée à chaque support (22), qui met en communication le volume intérieur du porte contacts (18) avec le support (22)associé, 20 et en ce que l'axe principal commun des deux supports (22) est orienté verticalement selon la gravité terrestre. 3. Agencement (10) selon l'une quelconque 25 des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque conducteur (12) comporte au moins une ouverture (30) située axialement à distance de l'extrémité (12a) du conducteur (12), permettant la circulation d'un flux de gaz secondaire depuis le volume intérieur de 30 l'enceinte (14), à l'intérieur de l'extrémité (12a) duconducteur (12), vers le flux de gaz traversant le conduit radial (24). 4. Agencement (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque conducteur (12) comporte deux ouvertures (30) diamétralement opposées par rapport à l'axe principal de l'enceinte (14). 5. Agencement (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le porte contacts (18) comporte un composant (32) formant bloc thermique qui est monté à l'intérieur de chaque extrémité (18a) du porte contacts (18) et qui est en contact avec ladite extrémité (18a) du porte contacts (18), à proximité de chaque contact électrique (20), pour un échange de chaleur entre le contact électrique (20) et le bloc thermique (32) par l'intermédiaire de ladite extrémité (18a) du porte contacts (18). 6. Agencement (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les deux blocs thermiques (32) sont montés dans les deux extrémités (18a) du porte contacts (18) et sont reliés entre eux 25 par des tiges axiales (34) s'étendant au travers du conduit radial (24). 7. Agencement (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les tiges axiales 30 (34) comportent des ailettes pour favoriser letransfert de chaleur avec le flux de gaz traversant le conduit radial (24). 8. Agencement (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque extrémité (18a) du porte contacts (18) comporte un caloduc (36), dont la partie (38) dans laquelle l'évaporation est réalisée est reliée thermiquement avec le contact électrique (20) par l'intermédiaire de ladite extrémité (18a) du porte contacts (18), et dont la partie (40) du caloduc (36), dans laquelle la condensation est réalisée, s'étend au travers du conduit radial (24). 9. Agencement (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la partie (40) du caloduc (36), dans laquelle la condensation est réalisée comporte des ailettes pour favoriser le transfert de chaleur avec le flux de gaz traversant le conduit radial (24).20