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Dans le but de connaître l'élévation de température due au passage du courant dans le

GIS, des essais expérimentaux sont réalisés au sein de Siemens. Lors de ces essais, un

cou-rant alternatif circule dans le montage à tester, dans les conditions les plus proches possible

des conditions réelles de fonctionnement. La température est alors mesurée à l'aide de

ther-mocouples. Ces expériences servent principalement à vérier que l'appareil testé répond aux

critères imposés par les normes de sécurité.

Les augmentations de température ont été mesurées dans un jeu de barre monophasé.

Cette partie décrit le montage expérimental, les moyens de mesure de température ainsi que

les diérentes congurations testées.

2.1.1 Description du montage expérimental

Le montage expérimental est constitué d'un conducteur cylindrique contenu dans une cuve

remplie de SF

6

sous pression (Fig.2.1). Le conducteur et la cuve sont composés d'un alliage

d'aluminium et ont un diamètre extérieur respectivement ded= 0,12m et 0,385m. La cuve

a une épaisseur de 0,013m et le montage est long de 6m. Des compartiments tampon sont

placés aux deux extrémités du montage étudié dans le but de l'isoler de toute inuence du

milieu ambiant (Fig.2.2). Les parois entre le module testé et les compartiments tampon sont

étanches au gaz.

Figure 2.2 Schéma du montage expérimental

Deux géométries de conducteurs sont testées (Fig.2.3) : une première géométrie standard

et une géométrie développée dans le but de réduire les élévations de température dans les jeux

de barres [91,92] (dimensionnement de la géométrie du conducteur avec ouvertures détaillé à

l'Annexe D). Les caractéristiques des conducteurs sont résumées Tab.2.1.

Figure 2.3 Congurations de conducteurs testés

Tableau 2.1 Caractéristiques des conducteurs testés

Géométrie Diamètre(m) Epaisseur

(m)

Largeur

d'ou-verture (m)

Conductivité

électrique

(S.m

1

)

Conducteur standard 0,12 0,015 - 31,3 10

6

Conducteur avec ouvertures 0,12 0,02 0,01 30,3 10

6

Le montage est alimenté en courant alternatif à 50Hz à l'aide d'un transformateur de

courant. Ce courant parcourt le conducteur d'une extrémité à l'autre puis circule dans la cuve

pour revenir au transformateur et forme ainsi un circuit fermé (Fig.2.2). Cette conguration

expérimentale de test ne permet pas de reproduire le fonctionnement réel. En eet, en

fonc-tionnement normal, le courant ne circule pas dans la cuve, elle n'est parcourue que pas des

courants induits.

2.1.2 Mesure de température

Les températures sont mesurées à diérents endroits du montage à l'aide de thermocouples

de type T. La précision de mesure de ces thermocouples après étalonnage est inférieure à0,1K.

Après placement, cette précision est de 2K. La mesure de température par le thermocouple

se fait au point de contact entre les deux ls du thermocouple. Il est introduit dans un trou

percé dans la pièce à l'endroit où la température veut être connue. Lorsque ce point est en

dehors de la pièce, la température mesurée n'est pas celle de la pièce mais celle du uide

extérieur (Fig.2.4).

Figure 2.4 Diérence de placement des thermocouples

Ils sont placés sur le conducteur, les connexions, la cuve et dans le SF

6

(Fig.2.5). Des

thermocouples sont également placés dans l'air autour du montage pour mesurer la

tem-pérature ambiante. Comme l'impose la norme IEC [9], ces temtem-pératures sont mesurées par

trois thermocouples placés dans une bouteille contenant de l'huile à un environ un mètre du

montage.

Figure 2.5 Placement des thermocouples durant les expériences, dans les plans B, C et D

Les thermocouples mesurant la température de la cuve ne sont pas introduits dans la

matière pour ne pas l'endommager et conserver son étanchéité. Ils sont placés sur la cuve et

maintenus par un ruban adhésif en aluminium.

Les valeurs obtenues à l'issue de ces expériences sont une élévation de température,

c'est-à-dire une diérence entre la température mesurée et la température ambiante. Elles sont

2.1.3 Mesure de résistance de contact

Le contact électrique entre les connexions reliant le montage testé aux compartiments

tampons et le conducteur n'est pas parfait. Les résistances électriques de ces contacts ont été

mesurées durant les essais et seront utilisées dans les simulations. La résistance est mesurée par

la méthode volt-ampèremétrique. L'appareil utilisé est un Acore AS710A−100A. Il délivre

un courant continu de 100V qui traverse le contact. Le courant et la tension aux bornes de

ce contact sont alors mesurés et la résistance en est déduite à l'aide de la loi d'Ohm.

2.1.4 Mesure d'émissivité

Une caméra infra-rouge (Fluke Ti25 IR Fusion Technology) a été utilisée pour

détermi-ner les émissivités des surfaces extérieures du montage durant les expériences. Cet appareil

mesure le ux radiatif émis par la surface et déduit sa température, à l'aide de la loi de

Stefan-Boltzmann, pour une valeur d'émissivité choisie. Au cours des essais, le ux émis par

une surface très proche d'un thermocouple a été mesuré en introduisant diérentes valeurs

d'émissivité dans la caméra. L'émissivité permettant une mesure de température par

infra-rouge la plus proche de la température mesurée par le thermocouple est considérée être celle

de la surface.

Les propriétés radiatives dont l'émissivité sont des grandeurs diciles à déterminer.

Celle-ci dépend de l'état de surface et la moindre imperfection peut entraîner des variations

impor-tantes. La réexion du rayonnement de l'air ambiant sur la surface vient également perturber

la mesure, en particulier lorsque la surface est brillante. De plus, la caméra infra-rouge n'étant

pas l'outil le plus adapté pour déterminer cette grandeur, les valeurs mesurées sont indicatives.

Elles sont résumées dans le tableau suivant Tab.2.2.

Le protocole de mesure appliqué étant le même pour les trois états de surface, une

com-paraison entre les émissivités obtenues est possible. Dans le cas de la peinture grise lisse et

brillante, la valeur de l'émissivité semble élevée pour une surface aussi rééchissante. Ceci est

probablement dû à l'inuence du rayonnement de l'air ambiant sur la mesure. Néanmoins,

pour les deux autres surfaces les émissivités mesurées sont en accord avec celles de la

littéra-ture présentées au Chapitre 1.

Tableau 2.2 Emissivités mesurées sur les surfaces extérieures du montage expérimental

Etat de surface Emissivité

Peinture grise lisse et brillante 0,93

Peinture blanche lisse et mâte 0,94

Alliage d'aluminium rugueux et mâte 0,84

2.1.5 Congurations testées

Ces expériences sont faites à deux courants et deux pressions diérents : 4000A, 5000A,

4,7bars et 6bars. Deux congurations de conducteurs sont également testées (Fig.2.3) : un

conducteur standard, un conducteur avec ouvertures.