Brevet FR3162305A1 — publié le 20251121

Un fût à pression (1) pour le stockage d’un mélange isolant (M) pour un transformateur électrique, le fût à pression (1) comprenant une enceinte (2), configurée pour recevoir le mélange isolant (2), l’enceinte comprenant une paroi (20) définissant un volume intérieur (21), un dispositif de chauffage (3) comprenant au moins une résistance électrique de chauffage (4) positionnée dans l’enceinte (2), le dispositif de chauffage (3) étant configuré pour chauffer le mélange isolant (M) de manière interne afin de le rendre homogène et permettre le remplissage d’un transformateur électrique. Figure de l’abrégé : Figure 3 Fût à pression pour le stockage d’un mélange isolant pour un transformateur électrique et procédé associé La présente invention concerne le domaine de l’isolation des transformateurs électriques, plus précisément le domaine de l’isolation électrique par gaz des transformateurs électriques. Un transformateur électrique permet d’adapter la tension du réseau électrique de manière à rendre le courant électrique utilisable. Un transformateur électrique accueille ainsi des tensions électriques très élevées et potentiellement mortelles si un opérateur s’approche trop près des fils électriques du transformateur électrique. Il est ainsi indispensable d’isoler électriquement le transformateur électrique avec un isolant électrique. Dans l’art antérieur, les transformateurs électriques et autres équipement haute tension étaient isolés avec un gaz comprenant de l’hexafluorure de soufre (SF6) qui possède d’excellentes propriétés d’isolation et d’interruption d’arc électrique. Un tel gaz possède néanmoins un potentiel de réchauffement planétaire (PRP) très élevé et des gaz alternatifs ont été recherchés. Il est connu d’isoler un transformateur électrique à l’aide d’un mélange isolant de gaz comprenant plusieurs composants, en particulier, du fluoronitrile (C4-F7N), de l’oxygène (O2) et du dioxyde de carbone (CO2) ou de l’azote (N2). En pratique, les composants doivent avoir des proportions précises afin de présenter des propriétés permettant une isolation électrique satisfaisante du transformateur électrique. Le mélange isolant est réalisé dans une installation chimique et conditionné directement dans des fûts à pression pour le stockage, le transport et le remplissage de transformateurs électriques. Ce conditionnement est réalisé en phase liquide pour des raisons de coût logistique. En pratique, il n’est pas possible de recharger directement un transformateur électrique en connectant un fût à pression au transformateur électrique. En effet, dans le fût à pression à température ambiante, le mélange isolant présent sous forme liquide n’est pas homogène. Un transformateur électrique étant isolé grâce à un mélange isolant en phase gazeuse, il est nécessaire de vaporiser le mélange liquide. Un mélange isolant non homogène en phase liquide ne sera pas homogène en phase gazeuse. Afin de rendre la phase liquide homogène, il faut que le mélange isolant soit à l’état supercritique. L’état supercritique est un phénomène bien connu qui apparaît au-dessus de la pression critique et de la température du mélange isolant. En dessous de cette pression critique et de cette température critique, le mélange isolant existe dans deux états : vapeur et liquide, formant l’équilibre vapeur-liquide (VLE). Au-dessus de la pression critique et de la température critique, il n’existe qu’une seule phase : le gaz ou le fluide. Le mélange est donc homogène dans son état supercritique. En référence à la FIG. 1 , il est connu d’utiliser un système de recharge 103 relié, d’une part, à un fût à pression 100 et, d’autre part, au transformateur électrique 9. Le système de recharge 103 comprend un dispositif de chauffage 131 configuré pour chauffer le fût à pression 100 par l’extérieur et permettre son homogénéisation avant d’être transféré au transformateur électrique 9. Un tel système de recharge 103 est encombrant, énergivore et onéreux. De manière optionnelle, le système de recharge 103 peut comprendre un dispositif de mélange 132. Pour chauffer le fût à pression 100, il a été proposé de placer le fût à pression 100 dans une enceinte chauffante ou d’utiliser une ceinture thermique entourant le fût à pression 100. La consommation électrique pour le chauffage extérieur fût à pression 100 est importante dû à de fortes déperditions thermiques. En pratique, le temps de chauffe est particulièrement long. Pour chauffer un fût à pression de 500 litres, il est nécessaire de disposer d’une alimentation électrique triphasée de 380 Volts et de réaliser une chauffe de plusieurs heures, ce qui impose à un opérateur d’intervenir sur au moins deux journées de travail. En outre, il est important que le chauffage soit réalisé de manière rigoureuse, à défaut, les propriétés diélectriques du mélange isolant sont fortement affectées. Par ailleurs, pour chauffer le mélange isolant à plus de 30°C dans le fût à pression 100, le fût à pression 100 doit être chauffée à forte température, ce qui présenter un risque de brulure pour les opérateurs. Sur le plan réglementaire, un fût à pression 100 peut être utilisé entre -20°C et 65°C. L’invention vise ainsi à éliminer au moins certains de ces inconvénients. PRESENTATION DE L’INVENTION L’invention concerne un fût à pression pour le stockage d’un mélange isolant pour un transformateur électrique, le fût à pression comprenant une enceinte configurée pour recevoir le mélange isolant, l’enceinte comprenant une paroi définissant un volume intérieur. L’invention est remarquable par le fait que le fût à pression comprend un dispositif de chauffage comprenant au moins une résistance électrique de chauffage positionnée dans l’enceinte, le dispositif de chauffage étant configuré pour chauffer le mélange isolant de manière interne afin de le rendre homogène et permettre le remplissage d’un transformateur électrique. Grâce à l’invention, le mélange isolant est chauffé de manière interne et non de manière externe comme dans l’art antérieur. Cela permet d’éviter de chauffer la paroi de l’enceinte et d’entrainer des déperditions thermiques et un risque de brûlure pour les opérateurs. Le chauffage est ainsi intégré, ce qui est plus pratique, plus économique, plus sécurisé et plus rapide. Selon un aspect, la résistance électrique de chauffage se présente sous la forme d’un thermoplongeur. Un thermoplongeur permet d’accélérer le chauffage en augmentant la surface d’échange. Selon un aspect, l’enceinte comprenant une ouverture supérieure, la résistance électrique de chauffage comprend une bride de montage reliée à l’ouverture supérieure. Cela permet un montage pratique tout en permettant à la résistance électrique de chauffage de s’étendre selon l’axe de l’enceinte. Selon un aspect, l’enceinte ayant une hauteur d’enceinte, la résistance électrique de chauffage possède une longueur supérieure à 50% de la hauteur d’enceinte. Une telle longueur permet de réaliser un chauffage de la phase liquide et de la phase gazeuse du mélange isolant. Plus la résistance électrique de chauffage est longue, plus la surface d’échange est importante. Selon un aspect, le dispositif de chauffage est configuré pour être alimenté avec une tension monophasée, de préférence, à une tension inférieure à 250V. Etant donné que le chauffage est interne, les besoins en énergie sont plu faibles et la consommation électrique est réduite. Cela permet un remplissage d’un transformateur électrique dans des lieux dépourvus d’alimentation électrique puissante. Selon un aspect, le dispositif de chauffage comprend au moins un capteur de température. Un tel capteur de température permet de contrôler de manière pratique la température du mélange pour s’assurer de la bonne homogénéité du mélange isolant mais également de surveiller tout risque pour la sécurité. Selon un aspect, le dispositif de chauffage comprend au moins un capteur de température supérieur positionné à une extrémité supérieure de la résistance électrique de chauffage. Cela permet de surveiller la température de la phase gazeuse du mélange isolant. Les échanges thermiques entre la phase gazeuse et la résistance électrique sont moins importants qu’entre la phase liquide et la résistance électrique. Ainsi, une montée en température de la résistance électrique sera plus importante au niveau de la phase gazeuse. le capteur de température supérieur possède un rôle de sécurité afin d’éviter une montée en température trop importante de la résistance électrique. Selon un aspect, le dispositif de chauffage comprend au moins un capteur de température inférieur positionné à une extrémité inférieure de la résistance électrique de chauffage. Cela permet de surveiller la température de la phase liquide du mélange isolant. Si la température est excessive, le chauffage est stoppé. Selon un aspect, le dispositif de chauffage comprend une unité de régulation configurée pour assurer un chauffage régulé jusqu’à une température cible, de préférence, comprise entre 31°C et 65°C. Une telle température cible est réduite, ce qui limite la consommation électrique et élimine tout risque de brûlure tout en assurant un mélange homogène. Selon un aspect, le fût à pression comprend au moins une conduite de distribution, reliée fluidiquement à l’enceinte, configurée pour distribuer une phase liquide du mélange isolant et au moins une conduite de distribution, reliée fluidiquement à l’enceinte, configurée pour distribuer une phase gazeuse du mélange isolant. Selon un aspect, l’enceinte possède une contenance comprise entre 100L et 1000L. Cela permet au fût à pression d’être transportable. Cela s’oppose à des installations fixes. Selon un aspect, le dispositif de chauffage comprend au moins un capteur de pression configuré pour mesurer la pression dans l’enceinte. Si la pression est excessive, le chauffage est stoppé. Selon un aspect, le fût à pression comprend une pluralité de guides horizontaux configurés pour permettre le transport du fût à pression avec un transpalette ou un chariot élévateur. Il est également présenté un procédé de remplissage d’un transformateur électrique avec un mélange isolant au moyen d’un fût à pression tel que présenté précédemment, l’enceinte du fût à pression étant remplie d’un mélange isolant comprenant une pluralité de composants selon des proportions déterminées, le procédé comprenant des étapes consistant à : Activer le dispositif de chauffage de manière à chauffer le mélange isolant dans l’enceinte afin de former un mélange isolant homogène et Remplir le transformateur électrique avec le mélange isolant homogène. PRESENTATION DES FIGURES L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple, et se référant aux figures suivantes, données à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables. La FIG. 1 est une représentation schématique d’un système de recharge d’un transformateur électrique avec un mélange isolant stocké dans un fût à pression selon l’art antérieur. La FIG. 2 est une représentation schématique d’une recharge d’un transformateur électrique avec un mélange isolant stocké dans un fût à pression selon l’invention. La FIG. 3 est une représentation schématique d’un fût à pression selon une forme de réalisation de l’invention. La FIG. 4 est une représentation schématique des composants du mélange isolant dans le fût à pression avant chauffage. La FIG. 5 est une représentation schématique des composants du mélange isolant dans le fût à pression après chauffage. Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION En référence à la FIG. 2 , l’invention concerne un fût à pression 1 pour le stockage d’un mélange isolant M pour un transformateur électrique 9. Le mélange isolant M est isolant au sens électrique et possède un effet diélectrique. De manière préférée, le mélange isolant M comprend une pluralité de composants selon des proportions déterminées. Le mélange isolant M est par exemple un substitut du SF6 comprenant un mélange de C4F7N, CO2 et O2 selon des proportions déterminées. En référence à la FIG. 3 , le fût à pression 1 comprend une enceinte 2 s’étendant verticalement. Il va de soi que l’enceinte 2 pourrait s’étendre aussi horizontalement. L’enceinte 2 est configurée pour recevoir le mélange isolant M, l’enceinte 2 comprenant une paroi 20 définissant un volume intérieur 21. L’invention s’applique à un fût à pression 1 qui est par nature transportable. L’enceinte 2 possède une contenance comprise entre 100L et 1000L. Le fût à pression 1 est de préférence agréé pour les matières dangereuses (ADR). De manière optionnelle, le fût à pression 1 est calorifugé. Dans l’enceinte 2, le mélange isolant M comporte, en partie inférieure, une phase liquide ML et, en partie supérieure, une phase gazeuse MG. La phase liquide ML et la phase gazeuse MG sont séparées par une interface INT comme illustré à la FIG. 3 . Le fût à pression 1 comprend une conduite de distribution 61, reliée fluidiquement à l’enceinte 2, configurée pour distribuer la phase liquide ML du mélange isolant M et une conduite de distribution 62, reliée fluidiquement à l’enceinte 2, configurée pour distribuer la phase gazeuse MG du mélange isolant M. Il va de soi que le fût à pression 1 pourrait comprendre plusieurs conduites 61 et/ou 62. De manière préférée, le fût à pression 1 comprend une pluralité de guides horizontaux 7 configurés pour permettre le transport du fût à pression 1 avec un transpalette ou un chariot élévateur. Les guides horizontaux 7 sont de préférence positionnés en position inférieure du fût à pression 1. Comme illustré à la FIG. 3 , le fût à pression 1 est remarquable par le fait qu’il comprend un dispositif de chauffage 3 comprenant au moins une résistance électrique de chauffage 4 positionnée dans l’enceinte 2. Le dispositif de chauffage 3 est configuré pour chauffer le mélange isolant M de manière interne afin de le rendre homogène et permettre le remplissage d’un transformateur électrique 9. Comme cela sera présenté en détails par la suite, un tel dispositif de chauffage 3 permet de chauffer le mélange isolant M de manière interne, ce qui limite les déperditions thermiques et permet un chauffage plus économique, plus rapide et plus sécurisé. Il n’est plus nécessaire de chauffer la paroi 20 de l’enceinte 2 à une température élevée comme dans l’art antérieur. En référence à la FIG. 3 , la résistance électrique de chauffage 4 se présente sous la forme d’un thermoplongeur. L’enceinte 2 comprend une ouverture supérieure 22 et la résistance électrique de chauffage 4 comprend une bride de montage 40 reliée à l’ouverture supérieure 22. Cela permet de manière avantageuse à la résistance électrique de chauffage 4 de s’étendre verticalement dans l’enceinte 2 afin de maximiser son contact surfacique avec le mélange isolant M. Cela permet d’accélérer le chauffage. Selon un aspect, l’enceinte 2 possède une hauteur d’enceinte H2. La résistance électrique de chauffage 4 possède une longueur L4 supérieure à 50% de la hauteur d’enceinte H2. De préférence, la longueur L4 est comprise entre 70% et 100% de la hauteur d’enceinte H2. Cela permet d’accélérer le chauffage en maximisant le contact surfacique avec le mélange isolant M. Selon un aspect, le dispositif de chauffage 3 comprend une unité de régulation 5 configurée pour assurer un chauffage régulé jusqu’à une température cible Tc, de préférence, comprise entre 31°C et 65°C. Contrairement aux dispositifs de chauffage selon l’art antérieur qui exigeaient des températures cibles très élevées pour permettre le chauffage du mélange isolant M, le dispositif de chauffage 3 permet un chauffage efficace tout en ayant une température cible Tc qui est faible étant donné que le chauffage est réalisé à l’intérieur de l’enceinte 2 et non à l’extérieur comme dans l’art antérieur. Cela permet de réduire la consommation électrique. Selon un aspect, toujours en référence à la FIG. 3 , le dispositif de chauffage 3 comprend un capteur de température supérieur 52 positionné à une extrémité supérieure 4A de la résistance électrique de chauffage 4 et un capteur de température inférieur 51 positionné à une extrémité inférieure 4B de la résistance électrique de chauffage 4. Cela permet de manière avantageuse de mesurer, d’une part, la température de la phase gazeuse TG au niveau de l’extrémité supérieure 4A et, d’autre part, la température de la phase liquide TL au niveau de l’extrémité inférieure 4B. On peut ainsi déterminer de manière précise la vitesse de chauffage du mélange isolant M et ainsi éviter toute surchauffe. Le chauffage est ainsi sécurisé de manière redondée. De manière préférée, le dispositif de chauffage 3 comprend au moins un capteur de pression 6 configuré pour mesurer la pression P2 dans l’enceinte 2. Cela permet de détecter toute suppression liée à un surchauffage. Dans cet exemple, en référence à la FIG. 3 , le fût à pression 1 comprend une vanne de sécurité 8 pour libérer le mélange isolant M si la pression P2 dépasse un seuil de sécurité prédéterminé. En pratique, l’unité de régulation 5 du dispositif de chauffage 3 met en œuvre un algorithme de régulation qui commande l’activation de la résistance électrique de chauffage 4 en fonction de la température de consigne Tc, des mesures de température TG, TL et de la mesure de pression P2. Ainsi, tout risque de surchauffe ou de surpression peut être évité. De manière préférée, le dispositif de chauffage 3 est configuré pour être alimenté à une tension monophasée inférieure à 250V, de préférence, à une tension de 220V ou 230V. A cet effet, le dispositif de chauffage 3 comporte une prise de connexion électrique 31 apte à être connectée à une source électrique de manière amovible. Cela permet une alimentation électrique qui est pratique et qui ne nécessite pas d’installation électrique puissante. En référence à la FIG. 2 , il est représenté de manière schématique un procédé de remplissage d’un transformateur électrique 9 avec un mélange isolant M au moyen d’un fût à pression 1. En référence à la FIG. 4 , préalablement au chauffage, l’enceinte 2 du fût à pression est remplie d’un mélange isolant M comprenant une pluralité de composants selon des proportions déterminées. Comme illustré à la FIG. 4 , à température ambiante, le mélange isolant M n’est pas homogène. Le dispositif de chauffage 3 du fût à pression 1 est tout d’abord relié à une source électrique de 220V ou 230V. Le procédé comprenant une étape consistant à activer le dispositif de chauffage 3 de manière à chauffer le mélange isolant M dans l’enceinte 2 afin de former un mélange isolant homogène M*. En référence à la FIG. 3 , lors de l’activation, la résistance électrique de chauffage 4 chauffe le mélange isolant M en chauffant aussi bien la phase liquide ML que la phase gazeuse MG. De manière préférée, l’unité de régulation 5 met en œuvre un algorithme de régulation de la durée de chauffage pour atteindre la température cible Tc, par exemple, 40°C. Si les températures mesurées TG, TL ou la mesure de pression P2 dépassent des seuils de sécurité prédéterminé, le dispositif de chauffage 3 est désactivé afin d’assurer une sécurité optimale. Après chauffage, le mélange isolant M est à l’état supercritique (gazeux) et les composants son mélangés de manière homogène afin de former un mélange isolant homogène M* comme illustré à la FIG. 5 . Le mélange isolant homogène M* peut être distribué de manière pratique, sans risque d’altérer les proportions des composants et, donc, de modifier ses propriétés électriques. Le procédé comprend une étape consistant à remplir le transformateur électrique 9 avec le mélange isolant homogène M*, par la conduite de phase gazeuse 62. Les propriétés du mélange isolant M n’ont pas été affectées lors du remplissage. Il n’est pas nécessaire de recourir à une installation de remplissage particulière, ce qui facilite la mise en œuvre. Le fût à pression 1 est de préférence connecté fluidiquement au transformateur électrique 9 avant le chauffage mais il va de soi qu’il pourrait être connecté postérieurement. Le gain d’exploitation est important. La consommation électrique est réduite étant donné que seul le mélange isolant M est chauffé de manière interne. Il n’est pas nécessaire de chauffer les parois 20 comme dans l’art antérieur, ce qui augmentait de manière importante les déperditions thermiques. En outre, il était nécessaire de réaliser un chauffage à haute température, ce qui présentait un risque pour l’opérateur qui pouvait se brûler. De manière avantageuse, la température du fut à pression 1 demeure toujours inférieure à 50°C, ce qui est conforme au cadre réglementaire. Il n’est ainsi plus nécessaire de recourir à un système de recharge qui est onéreux et difficile à mettre en œuvre logistiquement pour le remplissage des transformateurs électriques. Fût à pression (1) pour le stockage d’un mélange isolant (M) pour un transformateur électrique (9), le fût à pression (1) comprenant une enceinte (2) configurée pour recevoir le mélange isolant (2), l’enceinte comprenant une paroi (20) définissant un volume intérieur (21), un dispositif de chauffage (3) comprenant au moins une résistance électrique de chauffage (4) positionnée dans l’enceinte (2), le dispositif de chauffage (3) étant configuré pour chauffer le mélange isolant (M) de manière interne afin de le rendre homogène et permettre le remplissage d’un transformateur électrique (9). Fût à pression (1) selon la revendication 1 dans lequel l’enceinte (2) comprenant une ouverture supérieure (22), la résistance électrique de chauffage (4) comprend une bride de montage (40) reliée à l’ouverture supérieure (22). Fût à pression (1) selon l’une des revendications 1 à 2, dans lequel, l’enceinte (2) ayant une hauteur d’enceinte (H2), la résistance électrique de chauffage (4) possède une longueur (L4) supérieure à 50% de la hauteur d’enceinte (H2). Fût à pression (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le dispositif de chauffage (3) est configuré pour être alimenté à une tension monophasée, de préférence, inférieure à 250V. Fût à pression (1) selon l’une des revendications 1 à 4 dans lequel le dispositif de chauffage (3) comprend au moins un capteur de température (51, 52). Fût à pression (1) selon la revendication 5 dans lequel le dispositif de chauffage (3) comprend au moins un capteur de température supérieur (52) positionné à une extrémité supérieure (4A) de la résistance électrique de chauffage (4). Fût à pression (1) selon l’une des revendications 5 à 6 dans lequel le dispositif de chauffage (3) comprend au moins un capteur de température inférieur (51) positionné à une extrémité inférieure (4B) de la résistance électrique de chauffage (4). Fût à pression selon l’une des revendications 1 à 7 dans lequel le dispositif de chauffage (3) comprend une unité de régulation (5) configurée pour assurer un chauffage régulé jusqu’à une température cible (Tc), de préférence, comprise entre 31°C et 65°C. Fût à pression (1) selon l’une des revendications 1 à 8 comprenant au moins une conduite de distribution (62), reliée fluidiquement à l’enceinte (2), configurée pour distribuer une phase liquide du mélange isolant (M) et au moins une conduite de distribution (61), reliée fluidiquement à l’enceinte (2), configurée pour distribuer une phase gazeuse du mélange isolant (M). Fût à pression (1) selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel l’enceinte (2) possède une contenance comprise entre 100L et 1000L. Fût à pression (1) selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel le dispositif de chauffage (3) comprend au moins un capteur de pression (6) configuré pour mesurer la pression dans l’enceinte (2). Fût à pression (1) selon l’une des revendications 1 à 11, dans lequel le fût à pression (1) comprend une pluralité de guides horizontaux (7) configurés pour permettre le transport du fût à pression (1) avec un transpalette. Procédé de remplissage d’un transformateur électrique (9) avec un mélange isolant (M) au moyen d’un fût à pression (1) selon l’une des revendications 1 à 12, l’enceinte du fût à pression étant remplie d’un mélange isolant (M) comprenant une pluralité de composants selon des proportions déterminées, le procédé comprenant des étapes consistant à : Activer le dispositif de chauffage de manière à chauffer le mélange isolant (M) dans l’enceinte (2) afin de former un mélange isolant homogène (M*) et Remplir le transformateur électrique (9) avec le mélange isolant homogène (M*).