Brevet FR3001830A1 — publié le 20140808

TRANSFORMATEUR A CUVE EMPLIE D'HUILE ET MUNIE D'AILETTES DE REFROIDISSEMENT DESCRIPTION Cette invention concerne un transformateur hermétiquement empli d'huile et dont les parois de la cuve sont partiellement munies d'ailettes de refroidissement. De tels transformateurs emplis d'huile peuvent subir des surpressions importantes, soit dans des conditions accidentelles, soit pendant des essais de qualification. Le volume clos empli d'huile s'étend aussi dans les creux dans les ailettes, qui sont conçues pour se déformer quand la pression augmente. On peut être amené à vérifier la tenue du transformateur à des pressions si élevées que les déformations des ailettes peuvent atteindre et dépasser leur limite plastique de sorte que donc des déformations permanentes, pourtant inadmissibles puisque constituant des dommages définitifs du transformateur, se produisent. Un transformateur de ce genre est décrit dans GB 1 040 406 A. Un autre transformateur, que l'on s'efforce d'optimiser ici, est le sujet du document JP 58 006107 A. WO 00/79 549 A décrit un transformateur aux ailettes rendues plus résistantes par des nervures en forme d'ondulations, situées sur leurs surfaces. Avec l'invention, on vise à renforcer également les ailettes, mais de façon moins compliquée et coûteuse que dans le brevet précédent, tout en autorisant de plus fortes surpressions. Sous une forme générale, l'invention concerne ainsi un transformateur comprenant une cuve extérieure délimitant un volume clos empli d'huile, la cuve comprenant des ailettes de refroidissement externes et le volume clos comprenant des creux situés dans les ailettes et également emplis par l'huile, caractérisé en ce qu'il comprend des plaques en forme de peigne situées autour de la cuve et comprenant des dents pénétrant entre les ailettes, des jeux séparant lesdites plaques des ailettes, et les jeux ont des valeurs inférieures à des valeurs de déformation à état libre des ailettes soumises à une contrainte supérieure à une limite élastique de leur matériau. La conséquence de cet agencement est que les peignes s'opposent à des déformations excessives des ailettes et les maintiennent dans le domaine des déformations élastiques, même pour des pressions assez importantes. Les dents de peignes comprennent avantageusement des évidements centraux, qui leur donnent une constitution ajourée, afin de ne pas s'opposer excessivement à la circulation d'air de refroidissement entre les ailettes. Le transformateur aura très souvent plusieurs peignes superposés en autant d'étages, afin d'arrêter les déformations des ailettes à plusieurs hauteurs. Les peignes seront avantageusement soutenus par des tirants suspendus à des potences installées sur une face de sommet du transformateur, les tirants étant communs à tous les étages. Ces tirants pourront comprendre des tiges filetées et des écrous engagés sur les tiges et sur lesquels les plaques seront retenues, ce qui donnera une disposition particulièrement simple, les peignes étant de plus réglables en hauteur. Il est encore avantageux que des tirants soient répartis en deux groupes, situés à des distances différentes du transformateur, afin de retenir les plaques par des bords respectifs opposés. En fonction du calcul de refroidissement, il est possible que la cuve soit munie d'ailettes de tailles différentes, et donc d'avoir plusieurs dimensions de peigne. Les transformateurs sont généralement à section rectangulaire ou carrée, avec en tout cas des ailettes sur toute leur face. On préconise alors que les plaques s'étendent en ceinture sur des tours complets du transformateur et possèdent ainsi une cohésion meilleure. Elles peuvent alors s'étendre chacune sur une face du transformateur et comporter des pattes d'assemblage, qui sont alors dépourvues de dents, à des plaques appartenant à la même ceinture. La description porte maintenant sur le détail des figures suivantes, qui illustrent complètement une réalisation non exclusive de l'invention : - la Figure 1 est une vue générale du transformateur ; - la Figure 2 illustre l'imbrication des peignes et des ailettes ; - les Figures 3 et 4 représentent deux catégories de peignes ; - et les Figures 5 et 6 représentent les supports de ces peignes. Le transformateur apparaît dans son ensemble à la Figure 1 et sa structure extérieure comprend en particulier une cuve 1 entièrement emplie d'huile, de forme parallélépipédique, dont les côtés extérieurs, verticaux, sont tous les quatre munis d'ailettes 2 de refroidissement verticales. La cuve 1 est ceinte de plaques appelées peignes 3 dans cette description, qui forment des ceintures 4 fermées, ici au nombre de cinq et à des hauteurs différentes de la cuve 1, et qui sont suspendues à la cuve 1 par des tirants 5. La Figure 2 montre que les peignes 3 comprennent des dents 6, pénétrant de façon imbriquée entre des paires des ailettes 2. Les dents 6 sont toutefois distantes des ailettes 2 de jeux latéraux 7. Des jeux frontaux 8 s'étendent entre les bouts des ailettes 2 et les peignes 3, aux intervalles entre les dents 6. Les jeux latéraux 7 au moins sont déterminés de manière que les ailettes 2, en enflant d'après le contour 9, pour des surpressions de l'huile contenue dans la cuve 1 susceptibles d'être atteintes au cours de certains essais ou certaines circonstances accidentelles, touchent les dents 6 avant qu'elles n'atteignent le domaine plastique. Les déformations supplémentaires sur les ailettes 2 sont alors réduites et la limite élastique ne survient qu'après des surpressions beaucoup plus élevées. Le nombre de ceintures 4 est choisi, par l'intermédiaire de calculs de refroidissement, de manière que les ailettes 2 ne puissent pas se déformer beaucoup plus entre deux ceintures 4. La Figure 2 montre encore que les dents 6 possèdent des évidements 10 centraux, sauvegardant le passage de courants verticaux d'air de refroidissement entre les ailettes 2. De même, les dents 6 n'ont pas besoin de s'étendre jusqu'au fond des ailettes 2 et laissent les espaces libres 11 devant elles, qui permettent encore à l'air de refroidissement de circuler. Les Figures 3 et 4 illustrent les peignes 3 pour deux côtés différents de la cuve 1. Leurs longueurs sont différentes, mais ils comprennent tous, à leurs extrémités opposées, une patte de prolongement 12 et une patte repliée 13, respectivement parallèle et perpendiculaire à leur direction principale. Les ceintures 4 sont assemblées en superposant une patte repliée 13 à chacun des peignes 3 à une patte de prolongement 12 du peigne 3 voisin, et en assemblant les pattes 12 et 13 au moyen de boulons, aux coins du réseau des ailettes 2, comme le montre la Figure 1. Les peignes 3 sont suspendus à la cuve 1 par des tirants 14, qui sont des tiges filetées. Les tirants 14 forment deux groupes concentriques, certains soutenant les extrémités des dents 6, d'après la Figure 5, et les autres, les parties principales des peignes 3, aux bords opposés aux dents 6, d'après la Figure 6. Des échancrures 15 sont prévues à ces endroits des dents 6 et du peigne 3 pour permettre aux tirants d'être enfoncés 14 en eux. Le blocage sur les tirants 14 est procuré par le serrage de paires d'écrous 16 superposés vissés sur les tirants 14, entre lesquels les peignes 3 et les dents 6 sont pincés. Les tirants 14 sont soutenus par des pattes 17 en forme d'équerre, elles-mêmes assemblées à des traverses 18, parallèles aux côtés de la cuve 1, et les traverses 18 sont enfin soutenues par des potences 19, qui leur sont perpendiculaires et s'étendent jusque sur des faces opposées de la cuve 1, sur lesquelles elles sont posées. Les tirants 14 sont ainsi suspendus chacun à deux des potences situées à leurs extrémités. Le serrage d'autres boulons 20, pressant sur les équerres 17 est vissés sur les tirants 14, permet de serrer l'assemblage des peignes 3 de la cuve 1, entre les potences 19, sans devoir les fixer à la cuve 1. Les potences 19 s'appuient simplement sur les faces opposées de la cuve 1. Dans une réalisation particulière, la cuve 1 faisait environ 1 500 mm de long, 600 mm de large et 1 100 mm de haut, pour un volume d'huile d'environ 1 000 I. Les dimensions horizontales étaient d'environ 2 000 mm et 1 200 mm une fois les peignes 3 installés. Les tirants 14 étaient espacés de 200 mm à 400 mm environ. La longueur des ailettes était d'environ 200 mm. Les peignes 3 étaient distants de 200 mm environ en hauteur. La puissance du transformateur était de 2 000 kVA, et sa tension de 23 kV à 60 Hz. La surpression interne était de 200 mbar en fonctionnement normal, et les jeux latéraux 7, entre les ailettes 2 et les peignes 3, de quelques millimètres (de 1 mm à 20 mm par exemple), pouvant être choisis assez larges pour être consommés seulement quand la suppression de fonctionnement normal était atteinte, ou un peu au-delà. Quoi qu'il en soit, il a été possible de porter la surpression interne jusqu'à 800 mbar environ, soit un accroissement de surpression de plus de 500 mbar, sans dommage permanent à la cuve 1 ni aux ailettes 2.5 REVENDICATIONS1) Transformateur comprenant une cuve (1) extérieure délimitant un volume clos empli d'huile, la cuve comprenant des ailettes (2) de refroidissement externes et le volume clos comprenant des creux situés dans les ailettes et également emplis par l'huile, caractérisé en ce qu'il comprend des plaques (3) en forme de peigne situées autour de la cuve et comprenant des dents (6) pénétrant entre les ailettes, des jeux (7, 8) séparant lesdites plaques des ailettes, et les jeux (7) ont des valeurs inférieures à des valeurs de déformation à état libre des ailettes soumises à une contrainte supérieure à une limite élastique de leur matériau. 2) Transformateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les dents (6) comprennent des évidements (10) centraux. 3) Transformateur suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs des plaques superposées, lesdites plaques étant soutenues par des tirants (14) suspendus à des potences (19) installées sur une face de sommet du transformateur. 4) Transformateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les tirants (14) comprennent des tiges filetées, des écrous (16) sont vissés sur lesdites tiges, et les plaques (3) sont retenues entre des paires desdits écrous. 5) Transformateur suivant l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les tirants (14) sont répartis en deux groupes, situés à des distances différentes du transformateur, et retiennent les plaques par des bords respectifs opposés. 6) Transformateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les tirants (14) sont chacun suspendus à deux des potences (19) situées à leurs extrémités et s'appuyant sur des faces opposées de la cuve (1). 7) Transformateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les plaques s'étendent en ceintures (4) sur au moins un tour complet du transformateur. 8) Transformateur suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les plaques (3) s'étendent chacune sur une face du transformateur et comportant des pattes (12, 13) d'assemblage, dépourvues des dents, à des plaques d'un même tour.