Brevet FR2125529A1 — publié le 19720929

La présente invention se rapporte a' un procédé et à un dispositif de mesure de la résistance d'isolement de réseaux à courant continu ou à courant alternatif avec ou sans redresseurs, au moyen d'une tension de mesure superposée à la tension du réseau, et au moyen d'un appareil de mesure mettant en valeur la tension de mesure, Pour mesurer la résistance d'isolement d'un réseau par rapport à la terre, il est connu de superposer une tension continue ou alternative à la tension alternative ou continue du réseau0 Le courant de mesure est mesuré au point de mise à la terre et donne une indication quant à la présence d'un défaut à la terre, En service, la résistance d'isolement ne peut cependant être déterminée avec précision qu'à condition qu'aucune tension provenant du réseau ne se superpose à la tension de mesure, car une telle tension fausserait le résultat de la mesure, Par suite de la présence de la tension provenant du réseau, laquelle est fonction de la position du défaut à la terre, il n'est souvent pas possible de déceler tous les défauts à la terre, c'est-adire qu'il existe des "zones mortes, La présente invention vise à déceler sans zone morte des défauts à la terre dans des ré se aux à courant continVoualter natif avec ou sans redresseurs, à savoir dans des réseaux à courant alternatif avec redresseurs également dans le cas où les dé faut s à la terre se trouvent sur le côté de courant continu des redresseurs0 Sur l'invention, on obtient ce résultat par le fait qu'on choisit comme tension de mesure une tension alternative dont la séquence fondamentale diffère des fréquences apparaissant dans le réseau et qui se présente sous la forme d'une courbe composée d'impulsions positives et négatives alternées, séparées par des intervalles,et qu'on change la polarité de l'appa- reil de mesure au commencement de chacune des impulsions.On produit avantageusement la séquence fondamentale de la tension de mesure au moyen d'un démultiplicateur de fréquence branché sur un réseau à courant alternatif 0Pour la mise en oeuvre du procédéson utilise un dispositif qui se compose de deux circuits parallèles susceptibles d'être branchés sur le réseau et sur la terre et formés chacun de trois interrupteurs en série, les points de jonction entre chaque fois deux interrupteurs de l'un des circuits parallèles étant reliés, l'un en passant par l'appareil de mesure et l'autre en passant par une course de courant continu, aux points de jonction correspondants de l'autre circuit parallèle , et d'un appareil de commande qui actionne les interrupteurs à un rythme prédéterminé, en vue de l'obtention de la fréquence fondamentale et de la courbe recherchée de la tension de mesure et en vue du changement de polarité de l'appareil de mesure. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention permettant une mesure sélective de la résistance à la terre dans les branches d'un réseau, deux circuits parallèles formés chacun de deux interrupteurs en série dont les points de jonction sont reliés entre eux en passant par l'appareil de mesure et qui peuvent être actionnés par un appareil de commande, en vue du changement de polarité de l'appareil de mesure, peuvent être reliés au moyen d'un transformateur à la branche à surveiller. En se référant au dessin annexé, on va décrire ci-après plus en détail un exemple de réalisation noli limitatif de l'objet de la présente invention ; sur ce dessin - la figure 1 représente le dispositif de mesure conforme à l'invention - la figure 2 montre l'état des différents dspp sitifs interrupteurs en fonction du temps - les figures 3 et 4 représentent deux exemples de réalisation d'interrupteurs à transistors - la figure 5a à 5e montre la forme de la tension et des courants dans le dispositif de la figure 1 - la figure 6 représente un dispositif additionnel pour la mesure de la résistance d'isolement dans les différentes branches d'un réseau0 Sur la figure 1, on a représenté un dispositif 1 qui comprend essentiellement un appareil de mesure 2, une source de courant 3, six interrupteurs S1 à S6 et un appareil de commande 4 pour l'actionnement de ces interrupteurs. Deux circuits comprenant respectivement des interrupteurs S1, S3 et S4 et des interrupteurs 52, 54 et S6 en série sont montés en parallèle et sont reliés d'un côté à une borne de connexion 5 qui doit être mise à la terre et de l'autre côté9 par des résistances R1 à R3, aux bornes de sortie 6 à 8 du dispositif 1. En vue de la surveillance de réseaux à courant triphasé, il faut relier les bornes 6, 7, 8 aux phases R, S, T du réseau tandis que pour la surveillance de réseaux à courant continu et de réseaux à courant alternatif biphasés, l'une de ces bornes reste libre, Le point de jonction entre les interrupteurs S1 et s4 est relié par des résistances R4 et R5 et l'appareil de mesure 2, ainsi que par un condensateur Kl monté en parallèle avec la résistance R5 et l'appareil de mesure 2, au point de jonction entre les interrupteurs S2, S4, Le point de jonction entre les interrupteurs S3 et S4 est relié par une source de courant 3, qui comporte un condensateur K2 en parallèle, et par une résistance R6 au point de jonction entre les interrupteurs S4 et S6, Dans l'exemple de réalisation représentée, les interrupteurs sont des interrupteilrs à transistors représentés à titre d'exem- ples sur les figures 3 et 4e En vue de la protection des interrupteurs à transistors, des diodes Zener nl et n2 en série et en opposition sont montées en parallèle avec deux circuits parallèles formés par les interrupteurs en série. L'appareil de commande 4 qui zert en mEme temps à l'alimentation en courant des interrupteurs à transistors et qui est branché sur un réseau à courant alternatif, le cas échéant sur le réseau à courant alternatif à surveiller, commande les interrupteurs à transistor dans 1tordre représenté à titre d'exemple sur la figure 20 Sur la figure 2, on a représenté l'état de chacun des interrupteurs en fonction du temps, par exemple pour une durée de chaque fois 1/100 de seconde.Le symbole "L" indique que l'interrupteur est fermé et le symbole O' que l'interrupteur est ouvert. les interrupteurs à transistors S1 à 54 changent la polarité de l'appareil de mesure 2, par exemple à une cadence correspondante à une fréquence de 25 Hz, tandis que les interrupteurs S5 et S6 déterminent, en combinaison avec les interrupteurs S1 , s3 , 52 et S4, la forme de la courbe de la tension de mesure. Les résistances R4 et R5 lissent la tension de mesure, en combinaison avec le condensateur KI. En outre, la résistance R4 empêche une décharge brusque du vondensateur KI dans le cas où les interrupteurs S1 et 52 travaillent en se che rauchant, La mEme chose est valable pour la résistance R6, le condensateur K2 et les interrupteurs S5 et S69 Dans l'exemple représenté, on utilise une tension de mesure ayant une fréquence fondamentale de 25 Hz, fréquence à laquelle est également changée en continu et en synchronisme la polarité de l'appareil de mesure. -La fréquence fondamentale de la tension de mesure est obtenue, par exemple, par démultipli cation de la fréquence du réseau (50 Hz) dans le rapport de 2 : 1 . On obtient ainsi, en combinaison avec la commande des interrupteurs dans l'ordre représenté sur la figure 2, la tension de mesure ayant la forme selon la figure 5a, à savoir une courbe formée par une alternance d'impulsions positives et négatives séparées par des intervalles. La largeur des impulsions et des intervalles s'élève, par exemple, chaque fois à 1/100 de seconde. La polarité de l'appareil de mesure 2 est changée à chaque flanc de montée des impulsions. En cas de défaut à la terre sur le réseau sans tension, le courant mesuré au point de mise à la terre présente la meme forme que la tension de mesure. Si l'on utilisait comme tension de mesure une tension rectangulaire de par exemple 25 Hz, un courant,continu circulerait de nouveau dans l'appareil de mesure en cas de défaut à la terre, par suite du changement de polarité synchrone, tandis que les composants de courant continu et de courant alternatif provenant du réseausera:it transformés, par suite de l'ouverture et de la fermeture des interrupteurs, en un courant ayant une forme telle que sa vqleur moyenne soit égale à 0. L'inconvénient d'un courant ayant cette allure réside dans le fait que les courants de charge capacitifs apparaissant pendant l'ouverture et la fermeture des interrupteurs superposent une composante de courant continu au courant traversant l'appareil de mesure.Cela simulerait un courant de défaut à la terre qui serait fonction de la capacité du réseau par rapport à la terre. Cet inconvénient est supprimé dans une large mesure par le courant ayant l'allure représentée sur la figure 5a, où la longueur de l'impulsion rectangulaire est limitée par exemple à 1/100 de seconde et où la tension de mesure est égale à O pendant l'in- tervalle suivant de 1/100 de seconde jusqu'au changement de po laité. De ce fait, le courant de charge absorbé du réseau retourne encore pendant la m8me période de mesure. La valeur moyenne de courant continu du courant de charge capacitif devient ainsi égale à O dans l'appareil de mesure et n'influence plus la mesure de l'isolement lorsque le courant de charge est filtré, tout comme les autres courants superposés, provenant du réseau. La figure 5b représente la composante de courant de défaut à la terre produite par la tension de mesure et mesuré sur la résistance R40 La valeur moyenne de ce courant n'est pas égale à O et est indiquée par l'appareil de mesure. La figure 5c représente à titre d'exemple une composante de courant de défaut à la terre mesurée sur la re- sistance R4, cette composante étant produite par une tension continue superposée par le réseau. La valeur moyenne de ce courant de défaut à la terre est égale à O et ne donne pas lieu à une indication. La figure 5d représente une composante de courant de défaut à la terre mesurée sur la résistance R4, cette composante étant produite par une tension alternative superposée par le réseau. Sa valeur moyenne est égale à O et n'est donc pas indiquée non plus. La figure 5e représente le courant de charge mesuré sur la résistance R4 et produite par la tension de mesure sur la capacité du réseau par rapport à la terre. La valeur moyenne est /~proximativement égale à O lorsque dans le dispositif de la figure 1, R1 = R2 = R4 3 2/4 Co = 10 ms/Co. Co désigne la capacité du réseau par rapport à la terre et T la période de la fréquence de mesure. Dans la pratique7 les courants suivant les figures 5b à 5e se superposent. Par suite du lissage par les résistances R4 et R5 et le condensateur Kl, seul le courant de mesure selon la figure 5b est mis en valeur. Par conséquent, le résultat de la mesure n'est pas faussé par des tensions superposées par le réseau. Les figures 3 et 4 représentent des exemples de réalisation d'interrupteurs à transistors. Les enroulements secondaires 9, 10 d'un transformateur prévu dans l'appareil de commande et relié à un démultiplicateur électronique de fréquence servent à commander les interrupteurs à transistors. L'interrupteur à transistor selon la figure 3 n'exige qu'une faible puissance de commande et présente une tension de seuil élevée, ce qui n'est cependant pas gênant du fait que la tension de mesure est plusieurs fois plus élevée et que l'erreur peut être compensée d'avance à l'étalonnage. La tension de seuil de l'interrupteur selon la figure 4 est sensiblement plus faible du fait que des tensions de seuil dans les transistors se compensent. Toutefois, cet interrupteur exige un courant de commande plus élevé et donc un transformateur de commande dimensionné en conséquence. Comme le montre la figure 5a, la valeur moyenne de courant continu du courant de mesure à l'extérieur du dispo sitif de mesure 1 est égale à O en cas de défaut à la terre. En conséquence, le courant de mesure peut être décelé par un transformateur de sensibilité appropriée sur les différentes branches d'un réseau dans le cas où un appareil de mesure avec dispositif de changement de polarité est relié au secondaire du transformateur, le cas échéant en passant par un amplificateur proportionnel dans le cas où la sensibilité n'est pas suffisante. Un dispositif additionnel 11 convenant à cet effet est représenté sur la figure 6. Le dispositif additionnel comprend la partie de mesure représentée sur la figure 1, avec les interrupteurs SI à 54, les diodes Zener nl et n2 et l'appareil de commande 4. Par un transformateur 12, le courant de mesure est prélevé dans la branche et est appliqué au dispositif additionnel. Pour le dispositif additionnel, il est préférable d'utiliser un interrupteur à transistors selon l'exemple de réalisation de la figure 4, car le transformateur ne produit qu'une faible tension secondaire. En cas d'utilisation d'un interrupteur à transistors suivant la figure 3, il est nécessaire d'intercaler un amplificateur proportionnel. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de la résistance d'isolement de réseaux à courant continu ou à courant alternatif avec ou sans redresseurs, au moyen d'une tension de mesure superposée à la tension du réseau et d'un appareil de mesure mettant en valeur la tensior de mesure, caractérisé par le fait qu'on choisit, comme tension de mesure, une tension alternative dont la fréquence fondamentale diffère des fréquences apparaissant dans le réseau et qui se présente sous la forme d'une courbe composée d'impulsions positives et négatives alternées, séparées par des intervalles, et qu'on change la polarité de l'appareil de mesure au début de chacune des impulsions. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on produit la fréquence fondamentale de la tension de mesure au moyen d'un démultiplicateur de fréquence branché sur un réseau à courant alternatif. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que deux circuits parallèles formés chacun de trois interrupteurs en série peuvent être reliés au réseau et à la terre, que les points de jonction entre chaque fois deux interrupteurs de l'un des circuits sont reliés, l'un par l'appareil de mesure et l'autre par une source de courant continu, aux points de jonction correspondants de l'autre circuit et qu'un appareil de mesure actionne les interrupteurs à un rythme prédéterminé, en vue de l'obtenticn de la fréquence fondamentale et de la forme recherchée de la tension de mesure et en vue du changement de polarité de l'appareil de mesure. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, dans des branches de réseaux, caractérisé par le fait que deux circuits parallèles formés chacun de deux interrupteurs en série dont les points de jonction sont reliés entre eux en passant par l'appareil de mesure et qui peuvent eatre actionnés par un appareil de commande pour le changement de polarité de l'appareil de mesure, peuvent & re reliés à l'aide d'un transformateur à la branche de réseau à surveiller.