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
6sous 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
6Conducteur avec ouvertures 0,12 0,02 0,01 30,3 10
6Le 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.
Dans le document
Etude des phénomènes électro-thermiques dans l'appareillage haute tension
(Page 58-62)