Brevet FR2021140A1 — publié le 19700717

La présente invention est rela-tive aux dispositifs de protection contre les surcharges pour les lignes de transport de courant à haute tension. Dans l'industrie électriquegil est fréquemment nécessaire de mesurer le courant passant dans un circuit à haute tension de prendre des dispositions de protection si ce courant excède une valeur prédéterminée. Par exemple, il peut être nécessaire soit de fournir une information, soit de déclencher un disjoncteur. Les opérations de mesure nécessaires sont normalement effectuées sur une base temps/courant en raison du fait que la rapidité avec laquelle doit intervenir l'action protectrice dépend dans une grande mesure de l'importance de la surcharge. Les appareils habituels utilisés dans ce but peuvent consister en dispositifs de protection entre les surcharges fonctionnant directement, soit reliés directement dans la ligne de transport du courant, soit excités par des transformateurs de courant ou des relais du type à induction magnétique. Bien que ceci puisse être pratique dans les circuits à basse tension, a protection dans les circuits à haute tension entraîne l'utilisation soit de bobinages à action directe qui peuvent être intercalés dans la ligne de transport, soit de transformateurs de courant de grandesdimensions,Dans le cas par exemple d'un circuit de distribution à haute tension, les transformateurs de courant doivent être reliés directement dans la ligne de transport et doivent ainsi etre isolés pour la totalité de la tension en raison du fait que l'action de protection est effectuée avec un faible potentiel. De tels transformateurs de courant sont encombrants et coûteux du fait qu'ils doivent fournir une énergie suffisante pour permettre d'effectuer l'action de protection elle-meme. I1 est par conséquent possible en variante d'utiliser un transformateur de courant plus petit qui prend simplement la surcharge et transmet un signal au dispositif de protection, l'énergie nécessaire pour l'actionnement étant prise à partir d'une source séparée telle que par exemple une batterie prévue à un poste de contrôle.Ceci présente un inconvénient considérable en ce que de telles installations sont fréauemment situées en des points éloignés et il est par conséquent nécessaire pour éviter la nécessité d'un entretien fréquent, d'utiliser des batteries importantes et coûteuses. r e dispositif suivant l'invention pour la protection contre les surcharges d'un circuit à haute tension comprend des moyens pour produire une tension de courant continu qui est fonction du courant dans le circuit à haute tension et qui sont connectés de façon à charger une batterie d'accumulateurs et à commander le potentiel d'un condensateur de temporisation qui est branché de façon à déclc-rcher le fonctionnement d' un circuit de pr3tection pour lequel l'énergie est prise à partir de la batterie d'ae d'accumulateurs. De cette façon, il est possible d'élimi- ner l'un des inconvénients majeurs des dispositifs antérieurs en raison du fait que le dispositif produisant le courant continu en fonction du courant passant dans le circuit à haute tension, et qui est de préférence un transformateur de courant branché en série avec un redresseur, peut être relativement peu encombrant, et en outre, la batterie d'accumulateurs qui est d'une façon commode une batterie secondaire, peut de façon correspondante avoir de faibles dimensions en raison du fait qu'elle est maintenue en état de charge par le courant provenant du transformateur de courant ou autre dispositif.Un tel dispositif peut cependant fonctionner de façon su sans entretien pendant de longues périodes et la batterie ou autre dispositif d'emmagasinage de courant doit avoir une capacité qui est seulement suffisante pour action ner le circuit de protection. Le dispositif suivant l'invention peut fonctionner avec l'une ou l'autre de deux formes d'action de retard. Ainsi, le retard dans le fonctionnement du circuit protecteur peut être proportionnel à l'inverse du courant passant dans le circuit à haute tension et, dans ce but, le condensateur de temporisation doit constituer une partie d'un circuit de charge à tension inverse. Un dispositif fonctionnant de cette façon peut être désigné comme un dispositif à temps minimum déterminé par l'inverse du courant. Dans un autre dispositif habituellement dénommé dispositif à temps minimum à deux ou trois conditions de détermination, il est prévu deux ou plus de deux retards définis, choisis chacun en fonction du courant pouvant passer dans le circuit à haute tension. Avec ce type de dispositif, deux ou plus de deux condensateurs de temporisation sont nécessaires, qui sont relies dans des circuits en parallèle l'un ou l'autre de ces condensateurs pouvant déclencher le circuit de protection à la suite d'un cou- rant supérieur à une valeur minimale et s écoulant pendant un temps prédéterminé.En pratique ces circuits sont réglés de telle sorte que l'un fonctionne en réponse à une combinaison d'un courant relativement élevé et d'un temps court tandis que l'autre fonctionne en réponse à une combinaison d'un courant plus faible et d'un temps plus long. D'autres caractéristiques de l'invention apparaltront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple la Fig.l est un schéma d'un dispositif à temps minimum défini par l'inverse; les Fig.? et 3 sont des diagrammes montrant les caractéristique du dispositif représenté à la Fig.l; la Fig.4 est un schéma d'un dispositif à temps minimum à détermination par deux ou trois conditions; la Fig.5 est un diagramme montrant les caractéristiques du dispositif représenté à la Fig.4. En se reportant tout d'abord à la Fig.l, le dispositif représenté est destiné à assurer la protection d'un circuit à haute tension représenté par un conducteur 1 entouré par un transformateur de courant P. La tension de sortie du transformateur est ainsi proportionnelle au courant qui passe dans le circuit à haute tension et le courant qui passe est prélevé pour être reconnu dans un circuit redresseur 3. En plus de son roAle de redressement du courant ce circuit 3 divise le courant entre un dispositif d'emmagasinage 4 qui peut être une batterie secondaire d'accumulateurs ou un grand condensateur par exemple, et une circuit temporisateur 5.L'alimentation s'effectue par l'intermédiaire d'un autre circuit 6 qui inhibe le fonctionnement du circuit temporisateur jusqu a ce que la tension excède une valeur qui est prédéterminée par un réglage du circuit 6 et qui correspond à une valeur du courant dans le conducteur 1 audessus de laquelle l'action de protection peut devenir nécessaire. Le circuit temporisateur 5 comprend un condensateur de temporisation qui est chargé à partir de la batterie 4 à une vitesse qui est fonction d'un signal de tension reçu en provenance du transformateur de courant 2. Ce circuit fonctionne ainsi de façon à produire un délai de retard qui est proportionnel à l'inverse de la tension de charge, c'est-à-dire, proportionnel à l'inverse du courant passant dans le conducteur 1. Les caractéristiques de ce circuit sont représentées aux Fig. et 3. En se reportant tout d'abora à la Fig.P, on voit que pour des tensions successives dont l'ordre de grandeur s t échelonne de V1 à V6, le temps nécessaire pour atteindre une tension de valeur Vc du condensateur, désignée comme seuil de déclenchement, varie en fonction inverse de la grandeur de la tension. En d'autres termes, lu temps nécessaire sous une tension de charge V est inférieur à celui nécessaire avec une tension inférieure V1, et le temps nécessaire décroît progressivement Jusqu a une tension de charge -z6. Du fait que la tension de charge est proportionnelle au courant s'écoulant dans le conducteur 1, le temps nécessaire pour atteindre le seuil de déclenchement peut être porté au diagramme par rapport au courant comme on le voit à la Fig.3. Ce diagramme indique le temps nécessaire pour atteindre le seuil de déclenchement, c'est-à-dire le retard, est proportionnel à l'inverse du courant I. Comme on l'a expliqué ci-dessus, le circuit temporisateur n entre pas en action jusqu'à ce qu'une valeur minimale du courant soit dépassée, et ensuite le condensateur de temporisation est chargé jusqu a ce que la tension atteigne le seuil de déclenchement. Ce seuil de déclenchement correspond à la tension nécessaire pour actionner un circuit de déclenchement 9 qui prélève son énergie de la batterie d'accumulateurs 4 et applique un signal à un dispositif de déclenchement électro-mécanique 13 afin d'actionner un interrupteur de courant et ouvrir ainsi le circuit au conducteur 1. Le dispositif 19 comprend un interrupteur statique qui libère l'énergie de la batterie 4 afin d'actionner à un bobinage de déclenchement et/interrompre ainsi le circuit passant par le conducteur 1. On comprend de ce qui précède que le transformateur de courant P nécessite seulement un courant d'alimentation très faible, suffisant pour maintenir chargéela batterie 4 jusqu'à sa tension maximale, et également pour fournir le courant d'alimentation nécessaire pour le circuit temporisateur. Un petit transformateur de courant peut ainsi être utilisé et d'une façon analogue une petite batterie d'accumulateurs est suffisante pour fournir l'énergie nécessaire pour l'actionnement en raison du fait qu'elle est toujours maintenue en état de charge par le transformateur de courant. Le dispositif représenté à la Fig.4 est analogue à celui représenté à la Fig.l et ses organes correspondants sont désignés par les .mêmes références. La seule différence importante est qu'au lieu d'un circuit temporisateur 5, il est prévu deux circuits temporisateurs séparés 12 et 13 qui fournissent des retards courts et longs respectivement et qui sont branchés en parallèle sur le circuit de déclenchement 9. Les caractéristiques de ces deux circuits sont représentées à la Fig.5, dans laquelle elles sont désignées par les flèches 12 et 13. Comme dans le cas de la Fig., le courant passant dans le conducteur 1 est représenté en I, tandis que t représente le temps nécessaire pour atteindre le seuil de déclenchement pour le circuit de déclenchement 9.Pour le circuit 1S, une valeur relativement élevée du courant I a pour effet que le seuil de déclenchement est atteint après un intervalle de temps tl, ces deux valeurs étant réglables comme indiquées par les flèches 14 et 15. Le circuit 13 présente une caractéristique telle qu'une valeur de I considérablement plus petite a pour effet que le condensateur de temporisation est chargé à une tension correspondante au seuil de déclenchement après un intervalle de temps t2 plus long, les valeurs respectives du courant et du temps étant réglables comme indiqué par les flèches 16 et 17. Lorsque le condensateur de temporisation dans l'un ou 1' autre des deux circuits 12 et 13 est chargé à une valeur correspondante au seuil de déclenchement, le circuit de déclenchement 9 agit alors comme décrit précédemment afin d'appliquer un signal au dispositif de déclenchement électro- mécanique, de façon à mettre en oeuvre l'action de protection nécessaire et pour laquelle l'énergie nécessaire est prise à partir de la batterie 4. Le dispositif représenté à la Fig.4 bien qu il présente sses caractéristiques de fonctionnement différentesde celui représenté à la Fig.l, présente les memes avantages en ce que à la fois le transformateur de courant 2 et la batterie 4 peuvent etre notablement plus petits et moins comateux que dans les dispositifs connus actuellement. Bien que dans ces deux dispositifs on ait représenté un transformateur de courant pour produire une tension qui est fonction du courant passant dans le circuit à haute tension, la tension nécessaire peut également etre obtenue par exemple en prélevant la chute de tension entre deux points espacés dans le circuit à haute tension REVENDICATIONS 1.- Dispositif de protection contre les surcharges pour circuit à haute tension, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour produire ne tension de courant continu qui est fonction du courant s'écoulant dans le circuit à haute tension et qui est branché de façon à charger un dispositif d'accumulation et pour commander le potentiel d'un condensateur de temporisation, qui est branché de façon à déclencher le fonctionnement d'un circuit de protection, pour lequel l'énergie est prélevée au dispositif d'accumulation. P.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens produisant la tension sont constitues par un transformateur de courant qui est branché en série avec un redresseur 3.- Dispositif suivant la revendication 1 ou la revendication 2. caractérisé en ce que le circuit protecteur actionne un dispositif de coupure du courant. 4. - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise en ce que le dispositif d'accumulation, est une batterie d' cumulateurs secondaire qui est maintenue chargée par lesdits moyens produisant la tension. 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif d'accumulation est un condensateur. 6, Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise en ce que le condensateur de temporisation constitue une partie d'un circuit de charge à tension inverse. Y.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'Il est prévu deux condensateurs de temporisation branchés dans des circuits parallèles, l'un ou l1autre de ces condensateurs pouvant déclencher le circuit protecteur par suite de la présence d'un courant supérieur à une valeur minimale passant dans un temps prédéterminé, l'un desdits circuits fonctionnant n réponse à la suite d'un combinatson d'un courant élevé et d'un temps plus court que nécessaires psur l'autre circuit.