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WO2012160126A1 - Procede de controle de moyens de chauffage d'un appareillage electrique - Google Patents

Procede de controle de moyens de chauffage d'un appareillage electrique Download PDF

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WO2012160126A1
WO2012160126A1 PCT/EP2012/059674 EP2012059674W WO2012160126A1 WO 2012160126 A1 WO2012160126 A1 WO 2012160126A1 EP 2012059674 W EP2012059674 W EP 2012059674W WO 2012160126 A1 WO2012160126 A1 WO 2012160126A1
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WO
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temperature
gas
heating means
dew point
fluoroketone
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PCT/EP2012/059674
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English (en)
Inventor
Yannick Kieffel
Alain Girodet
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GE Vernova GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/22—Selection of fluids for arc-extinguishing
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/023—Industrial applications
    • H05B1/0244—Heating of fluids

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling heating means of gas-insulated electrical equipment for a medium or high voltage power transmission line, for regulating the temperature of the insulating gas suspended in the interior volume of the apparatus. .
  • the electrical isolation and arc extinguishing functions are typically provided by an insulating gas which is confined within the apparatus.
  • the insulating gas used inside these devices contains sulfur hexafluoride.
  • sulfur hexafluoride has a certain harmfulness from the point of view of the environment.
  • Fluoroketones have a good dielectric strength and better environmental characteristics than sulfur hexafluoride.
  • electrical equipment is also intended to be mounted outdoors, where the temperature can go down to negative temperatures, down to -40 ° C.
  • the fluoroketone condenses, forming a liquid at the bottom of the envelope.
  • the document WO 2010/142346 describes an electrical apparatus comprising means for regulating the fluoroketone gas pressure. These regulating means comprise means for injecting fluoroketone gas, and means for heating at least a portion of the outer casing of the apparatus.
  • the object of the invention is to propose a method making it possible to prevent any condensation of gas in the envelope.
  • the invention proposes a method for controlling means for heating medium and / or high voltage gas-insulated electrical equipment comprising an envelope whose interior volume is filled with a gas comprising at least one fluoroketone and in which said envelope least one electrical component is arranged, characterized in that the method is to supply the heating means when the temperature of the gas is below a threshold temperature which is defined such that the threshold temperature is greater than a dew point of the gas, corresponding to the dew point of the fluoroketone and of which the difference between said threshold temperature and the dew point temperature is equal to a predetermined value.
  • the supply of the heating means when the temperature of the insulating gas reaches the threshold temperature makes it possible to limit the risks that the temperature of the insulating gas may reach the dew point temperature at which the fluoroketone condenses.
  • the method consists in modifying the power of the heating means as a function of the difference between the temperature of the gas and the dew point temperature.
  • the value of the power of the heating means is equal to a predefined power value divided by the difference between the temperature of the gas and the dew point temperature.
  • the difference between said threshold temperature and the dew point temperature is ten degrees Celsius.
  • said dew point temperature is determined as a function of the partial pressure of the fluoroketone in the gas during filling of the equipment with gas containing fluoroketone.
  • the method consists in not feeding the heating means when the temperature of the gas is greater than said threshold temperature.
  • the invention also proposes medium and / or high voltage gas-insulated electrical equipment comprising an envelope whose internal volume is filled with a gas comprising at least one fluoroketone and in which said envelope at least one electrical component is arranged and comprising heating means controlled according to a method as defined above.
  • the heating means consist of heating cords able to heat at least a portion of the casing.
  • Figure 1 an electrical apparatus 10 of a medium and / or high voltage power transmission line.
  • the terms “medium voltage” and “high voltage” are used in their usual acceptance, namely that the term “medium voltage” refers to a voltage that is greater than 1000 volts AC and strictly greater than 1 volts. 500 volts DC but not more than 52,000 volts AC and 75,000 volts DC, while the term “high voltage” refers to a voltage that is strictly greater than 52,000 volts AC and 75,000 volts DC volts in direct current.
  • the apparatus 10 comprises mainly an outer casing 12 of longitudinal main axis delimiting a hollow volume and a conductor 14 which is arranged inside the casing 12.
  • the inner volume of the casing 10 is closed gas-tight and is filled with an electrical insulating gas comprising at least one fluoroketone.
  • the fluoroketone or fluoroketones used to form the insulating gas are chosen in order to have the best insulating qualities, while having a sufficiently high saturation vapor pressure.
  • the envelope 12 cools the isolation gas containing the fluoroketone.
  • the conductor 14 heats up when an electric current passes through it and therefore heats the insulating gas.
  • a thermal equilibrium is then established in the apparatus 10, making it possible to maintain the temperature of the insulating gas at a stable value.
  • the thermal equilibrium is modified, so that the temperature of the insulating gas gradually decreases to another stabilized value.
  • the fluoroketone condenses. Fluoroketone droplets are then formed on the walls of the casing 12 and the amount of fluoroketone present in gaseous form in the insulating gas decreases.
  • the insulating power of the gas is then reduced.
  • the apparatus 10 comprises heating means 18 for increasing the temperature of the insulating gas.
  • the heating means 18 consist of heating cords 20 mounted on the casing 12, to heat it. It will be understood that the invention is not limited to these heating means 18 which may be of any other nature suitable for such apparatus 10.
  • the apparatus 10 also comprises means for controlling the heating means 18, for heating the envelope 12, and therefore for heating the insulating gas, in order to prevent the temperature of the insulating gas from reaching the temperature corresponding to the dew point of the fluoroketone.
  • control means are made to supply the heating means 18 only at certain times, these times depending on the temperature of the insulating gas.
  • the control means are associated with a sensor 22 for the temperature of the insulating gas.
  • the control means are made so as to implement a method of controlling the heating means 18 according to which the heating means are fed, and therefore heat the casing, when the temperature of the insulating gas decreases and reaches a temperature approaching the temperature corresponding to the dew point of the fluoroketone, and which is greater than this temperature.
  • the temperature of the insulating gas corresponding to the dew point of the fluoroketone will be designated by the expression dew point temperature. If the insulating gas reaches the dew point, a part of the fluoroketone condenses and forms droplets deposited on the walls of the colder components of the apparatus, such as the envelope 12. This condensation has the consequence that the efficiency of the insulating gas decreases.
  • the control method of the heating means 18 is to supply the heating means when the temperature of the insulating gas falls below a predefined threshold temperature which is greater than the dew point temperature.
  • the threshold temperature is ten degrees higher than the dew point temperature.
  • the control means supplies the heating means 18 in such a way that the heating power of the heating means 18 varies as a function of the gas temperature. insulation, that is to say that the lower the temperature of the insulating gas and is closer to the dew point temperature, the greater the power of the heating means 18.
  • the power "P" of the heating means 18 is determined by dividing a nominal power "PO” of the heating means 18, by the difference between the temperature “T" of the insulating gas and the dew point temperature "TR” .
  • the apparatus 10 then consumes no more energy.
  • Such an embodiment of the means for regulating the temperature of the insulating gas makes it possible to prevent any condensation of the fluoroketone, and to limit the energy consumption of the apparatus

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Abstract

L'invention propose un procédé de contrôle de moyens de chauffage (18) d'un appareillage (10) électrique à isolation gazeuse à moyenne et/ou haute tension comportant une enveloppe (12) dont le volume intérieur est rempli par un gaz comportant au moins une fluorocétone et dans laquelle dite enveloppe (12) au moins un composant électrique est agencé, caractérisé en ce que le procédé consiste à alimenter les moyens de chauffage (18) lorsque la température (T) du gaz est inférieure à une température de seuil qui est définie de manière telle que la température de seuil est supérieure à une température de rosée (TR) du gaz, correspondant au point de rosée de la fluorocétone et dont la différence entre ladite température de seuil et la température de rosée est égale à une valeur prédéterminée.

Description

PROCEDE DE CONTROLE DE MOYENS DE CHAUFFAGE D'UN APPAREILLAGE ELECTRIQUE.
DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne un procédé de contrôle de moyens de chauffage d'un appareillage électrique à isolation gazeuse pour une ligne de transport de courant à moyenne ou haute tension, pour réguler la température du gaz isolant en suspension dans le volume intérieur de l'appareillage.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Dans un appareil électrique pour une ligne de transport de courant à moyenne ou haute tension, les fonctions d'isolation électrique et d'extinction d'arc électrique sont typiquement assurées par un gaz isolant qui est confiné à l'intérieur de l'appareil.
Selon un mode de réalisation connu, le gaz isolant utilisé à l'intérieur de ces appareils contient de l'hexafluorure de soufre. Bien qu'offrant de très bonnes propriétés notamment diélectriques et chimiques, l'hexafluorure de soufre présente une certaine nocivité du point de vue de l'environnement.
Pour remplacer l'hexafluorure de soufre, il a été proposé d'utiliser des fluorocétones tels que décrites par exemple dans le document WO-2010.142346. Les fluorocétones ont une bonne rigidité diélectrique et de meilleures caractéristiques environnementales que l'hexafluorure de soufre. Par ailleurs, un appareillage électrique est aussi destiné à être monté en extérieur, où la température peut descendre à des températures négatives, jusqu'à -40°C.
A de telles températures, la fluorocétone se condense, formant un liquide au fond de l'enveloppe.
Le document WO 2010/142346 décrit un appareillage électrique comportant des moyens de régulation de la pression de gaz de fluorocétone. Ces moyens de régulation comportent des moyens d'injection de gaz de fluorocétone, et des moyens de chauffage d'au moins une partie de l'enveloppe externe de 1 ' appareillage .
Cependant, du fait de la géométrie de certaines enveloppes externes, il n'est pas possible de recueillir le liquide condensé, pour le réchauffer et le vaporiser par la suite.
Aussi, certaines normes n'autorisent pas que du gaz se condense, même partiellement.
L'invention a pour but de proposer un procédé permettant d'empêcher toute condensation de gaz dans l'enveloppe.
EXPOSÉ DE L' INVENTION
L'invention propose un procédé de contrôle de moyens de chauffage d'un appareillage électrique à isolation gazeuse à moyenne et/ou haute tension comportant une enveloppe dont le volume intérieur est rempli par un gaz comportant au moins une fluorocétone et dans laquelle dite enveloppe au moins un composant électrique est agencé, caractérisé en ce que le procédé consiste à alimenter les moyens de chauffage lorsque la température du gaz est inférieure à une température de seuil qui est définie de manière telle que la température de seuil est supérieure à une température de rosée du gaz, correspondant au point de rosée de la fluorocétone et dont la différence entre ladite température de seuil et la température de rosée est égale à une valeur prédéterminée.
L'alimentation des moyens de chauffage lorsque la température du gaz d'isolation atteint la température de seuil permet de limiter les risques que la température du gaz d'isolation n'atteigne la température de rosée à laquelle la fluorocétone se condense .
De préférence, le procédé consiste à modifier la puissance des moyens de chauffage en fonction de la différence entre la température du gaz et ladite température de rosée.
De préférence, la valeur de la puissance des moyens de chauffage est égale à une valeur prédéfinie de puissance divisée par la différence entre la température du gaz et ladite température de rosée.
De préférence, la différence entre ladite température de seuil et la température de rosée est de dix degrés Celsius.
De préférence, ladite température de rosée est déterminée en fonction de la pression partielle de la fluorocétone dans le gaz lors du remplissage de l'appareillage en gaz contenant la fluorocétone. De préférence, le procédé consiste à ne pas alimenter les moyens de chauffage lorsque température du gaz est supérieure à ladite température de seuil.
L'invention propose aussi un appareillage électrique à isolation gazeuse à moyenne et/ou haute tension comportant une enveloppe dont le volume intérieur est rempli par un gaz comportant au moins une fluorocétone et dans laquelle dite enveloppe au moins un composant électrique est agencé et comportant des moyens de chauffage commandés selon un procédé tel que défini précédemment.
De préférence, les moyens de chauffage consistent en des cordons chauffant aptes à réchauffer au moins une partie de l'enveloppe. 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 à la figure unique qui est une représentation schématique en perspective d'un appareillage électrique comportant des moyens de régulation selon l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence.
On a représenté à la figure 1 un appareillage électrique 10 d'une ligne de transport de courant à moyenne et/ou haute tension. Dans la présente description, les termes "moyenne tension" et "haute tension" sont utilisés dans leur acceptation habituelle, à savoir que le terme "moyenne tension" désigne une tension qui est supérieure à 1 000 volts en courant alternatif et strictement supérieur à 1 500 volts en courant continu mais qui ne dépasse pas 52 000 volts en courant alternatif et 75 000 volts en courant continu, tandis que le terme "haute tension" désigne une tension qui est strictement supérieure à 52 000 volts en courant alternatif et à 75 000 volts en courant continu.
L'appareillage 10 comporte principalement une enveloppe extérieure 12 d'axe principal longitudinal délimitant un volume creux et un conducteur 14 qui est agencé à l'intérieur de 1 ' enveloppe 12.
Le volume intérieur de l'enveloppe 10 est fermé de manière étanche aux gaz et est rempli par un gaz d'isolation électrique comprenant au moins une fluorocétone .
La ou les fluorocétones utilisées pour former le gaz d'isolation sont choisies afin d'avoir les meilleures qualités d'isolation, tout en ayant une pression de vapeur saturante suffisamment élevée.
Lorsque l'appareillage 10 est utilisé en extérieur, une température ambiante extérieure relativement basse refroidit l'enveloppe 12, qui refroidit à son tour le gaz d'isolation contenant la fluorocétone . Par contre, le conducteur 14 s'échauffe lorsqu'il est traversé par un courant électrique et réchauffe par conséquent le gaz d'isolation.
Un équilibre thermique s'établit alors dans l'appareillage 10, permettant de maintenir la température du gaz d'isolation à une valeur stable.
Lorsque la température ambiante extérieure diminue, ou bien lorsque l'intensité de courant circulant dans le conducteur 14 diminue, l'équilibre thermique est modifié, de sorte que la température du gaz d'isolation diminue progressivement jusqu'à une autre valeur stabilisée.
Si la température du gaz atteint une température correspondant au point de rosée du fluorocétone, le fluorocétone se condense. Il se forme alors des gouttelettes de fluorocétone sur les parois de l'enveloppe 12 et la quantité de fluorocétone présente sous forme gazeuse dans le gaz d'isolation diminue .
Le pouvoir d'isolation du gaz est alors réduit .
Pour empêcher que la température du gaz atteigne cette température correspondant au point de rosée du fluorocétone, l'appareillage 10 comporte des moyens de chauffage 18 permettant d'augmenter la température du gaz d'isolation.
Ici, les moyens de chauffage 18 consistent en des cordons chauffants 20 montés sur l'enveloppe 12, pour la réchauffer. Il sera compris que l'invention n'est pas limitée à ces moyens de chauffage 18 qui peuvent être de toute autre nature appropriée à un tel appareillage 10.
L'appareillage 10 comporte aussi des moyens de contrôle des moyens de chauffage 18, pour réchauffer l'enveloppe 12, et par conséquent pour réchauffer le gaz d'isolation, afin d'éviter que la température du gaz d'isolation n'atteigne la température correspondant au point de rosée de la fluorocétone .
Pour limiter la consommation électrique de l'appareillage 10, les moyens de contrôle sont réalisés de manière à alimenter les moyens de chauffage 18 uniquement à certains instants, ces instants dépendant de la température du gaz d'isolation. Les moyens de contrôle sont à cet effet associés à un capteur 22 de la température du gaz d'isolation.
Le reste du temps, les moyens de chauffage 18 ne sont pas alimentés, ce qui réduit la consommation électrique de l'appareillage 10.
Les moyens de contrôle sont réalisés de manière à mettre en œuvre un procédé de contrôle des moyens de chauffage 18 selon lequel les moyens de chauffage sont alimentés, et donc chauffent l'enveloppe, lorsque la température du gaz d'isolation diminue et atteint une température se rapprochant de la température correspondant au point de rosée de la fluorocétone, et qui est supérieure à cette température .
Dans la description qui va suivre, la température du gaz d'isolation correspondant au point de rosée de la fluorocétone sera désignée par l'expression température de rosée. Si le gaz d'isolation atteint la température de rosée, une partie de la fluorocétone se condense et forme des gouttelettes se déposant sur les parois des composants les plus froids de l'appareil, tels que l'enveloppe 12. Cette condensation a pour conséquence que l'efficacité du gaz d'isolation diminue .
Le procédé de contrôle des moyens de chauffage 18 consiste à alimenter les moyens de chauffage lorsque la température du gaz d'isolation descend en dessous d'une température de seuil prédéfinie qui est supérieure à la température de rosée .
Selon un mode de réalisation préféré mais non exclusif, la température de seuil est supérieure de dix degrés de la température de rosée.
Lorsque la température du gaz d'isolation descend en dessous de la température de seuil, les moyens de contrôle alimentent les moyens de chauffage 18 de manière telle que la puissance de chauffage des moyens de chauffage 18 varie en fonction de la température du gaz d'isolation, c'est-à-dire que plus la température du gaz d'isolation diminue et se rapproche de la température de rosée, plus importante est la puissance des moyens de chauffage 18.
Ici, la puissance "P" des moyens de chauffage 18 est déterminée en divisant une puissance nominale "PO" des moyens de chauffage 18, par la différence entre la température "T" du gaz d'isolation et la température de rosée "TR" .
On obtient alors l'équation P=P0/(T-TR). Par conséquent, lorsque la température "T" du gaz d'isolation diminue et se rapproche de la température de rosée "TR", la différence "T-TR" entre la température "T" du gaz d'isolation et la température de rosée "TR" diminue, et donc la puissance "P" ainsi définie augmente.
Lorsque la température "T" du gaz d'isolation remonte, et devient supérieure à la température de seuil, c'est-à-dire que la température "T" du gaz d'isolation devient supérieure à la température de rosée "TR" de plus de dix degrés, bien que la valeur de la puissance "P" des moyens de chauffage, déterminée selon l'équation définie précédemment, n'est pas nulle, les moyens de contrôle n'alimentent plus les moyens de chauffage 18.
L'appareillage 10 ne consomme alors plus d ' énergie .
Un tel mode de réalisation des moyens de régulation de la température du gaz d'isolation permet d'empêcher toute condensation de la fluorocétone, et de limiter la consommation énergétique de l'appareillage

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de contrôle de moyens de chauffage (18) d'un appareillage (10) électrique à isolation gazeuse à moyenne et/ou haute tension comportant une enveloppe (12) dont le volume intérieur est rempli par un gaz comportant au moins une fluorocétone et dans laquelle dite enveloppe (12) au moins un composant électrique est agencé,
caractérisé en ce que le procédé consiste à alimenter les moyens de chauffage (18) lorsque la température (T) du gaz est inférieure à une température de seuil qui est définie de manière telle que la température de seuil est supérieure à une température de rosée (TR) du gaz, correspondant au point de rosée de la fluorocétone et dont la différence entre ladite température de seuil et la température de rosée est égale à une valeur prédéterminée.
2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il consiste à modifier la puissance (P) des moyens de chauffage (18) en fonction de la différence entre la température du gaz (T) et ladite température de rosée (TR) .
3. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la valeur (P) de la puissance des moyens de chauffage (18) est égale à une valeur prédéfinie (P0) de puissance divisée par la différence entre la température (T) du gaz et ladite température de rosée (TR) .
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la différence entre ladite température de seuil et la température de rosée (TR) est de dix degrés Celsius.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite température de rosée (TR) est déterminée en fonction de la pression partielle de la fluorocétone dans le gaz lors du remplissage de l'appareillage (10) en gaz contenant la fluorocétone.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à ne pas alimenter les moyens de chauffage (18) lorsque température du gaz (T) est supérieure à ladite température de seuil.
7. Appareillage (10) électrique à isolation gazeuse à moyenne et/ou haute tension comportant une enveloppe (12) dont le volume intérieur est rempli par un gaz comportant au moins une fluorocétone et dans laquelle dite enveloppe (12) au moins un composant électrique est agencé et comportant des moyens de chauffage (18) commandés selon un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
8. Appareillage (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (18) consistent en des cordons chauffants (20) aptes à réchauffer au moins une partie de l'enveloppe (12) .
PCT/EP2012/059674 2011-05-24 2012-05-24 Procede de controle de moyens de chauffage d'un appareillage electrique Ceased WO2012160126A1 (fr)

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