Brevet FR2118182A1 — publié le 19720728

/. v Y-':"'--y- ' " 71 45605 V 2118182 La présente invention concerne un dispositif de contrôle de tensions alternatives très élevées, par exemple 100 kY et plus. On dispositif "de contrôle de tension alternative comporte généralement des circuits secondaires, c'est-à-dire des circuits 5 de mesure et de protection, et un convertisseur de tension qui isole'ces circuits secondaires de la tension contrôlée (appelée ici tension en ligne) et qui leur applique une tension proportionnelle à la tension en ligne. Le convertisseur consiste généralement en un transformateur statique, mais comme le prix de 10 cet appareil augmente très rapidement avec la tension à contrôler, il est souvent remplacé, dans le cas de très hautes tensions, par un convertisseur de tension à condensateurs. Un convertisseur de tension à condensateurs consiste, et c'est ainsi qu'il sera défini dans le présent mémoire, en une 15 chaîne de condensateurs, aux bornas de laquelle est appliquée la tension an ligne,. Un transformateur statique est connecté aux bornes du cciidr/rsateur s?.tué à l'extrémité de la chaîne où 'la tension est la plus casse, et ce transformateur alimente les circuits secondaires. Habituellement, le transformateur est. 20 cordé sur la fréquence nominale avec la capacité de la chaîne, par une bobine d'inductance supplémentaire. En régime permanent, la tension produite par le transformateur est en phase «avec la tension en ligne et lui est proportionnelle» Mais en régi-re variable, des courants transitoires apparaissent dans les conden-25 sateurs et dans le transformateur et la tension de sortie ne peut pas suivre exactement, les variations de la tension en ligne„ Cela n'a aucune importance en ce qui concerne les circuits de mesure et certains circuits de protection à réponsê lente, mais peut affecter sérieusement les performances des circuits- de pro-30 tection très rapides qui doivent avoir fonctionné avant que les courants transitoires soient disparus. La présente invention concerne un dispositif dft contrôle de i hautes tensions dont la réponse aux variations rapides? de la tension en ligne est améliorée. 35 Dans la description ci-après, les circuits dont la tension d'entrée doit suivre de très p?;ès les variations de tension en ligne, c'est-à-dire ceux sur lesquels la production de courants transitoires a un effet important, sont appelés "circuits à réponse rapide" et les circuits qui n'ont pas à suivre les 71 45605 2 2118182 variations de très près, c'est-à-dire ceux sur lesquels la production de courants transitoires n'a pas d'effet important, sont appelés "circuitsà réponse lente". Le dispositif de contrôle de haute tension selon l'invention 5 comporte un convertisseur de tension à condensateurs, tel que .celui décrit ci-dessus, et à la sortie duquel sont connectés des circuits à réponse lente, et une impédance additionelle connectée dans la chaîne de condensateurs et aux bornes de laquelle sont connectés des circuits à réponse rapide. Selon un mode de 10 réalisation, l'impédance additionnelle est constituée par un condensateur et un amplificateur d'adaptation d'impédance est connecté entre le condensateur et les circuits à réponse rapide. Plusieurs raisons justifient le fait que le transformateur statique est conservé et que la sortie de l'impédance addition-15 nelle n'est pas seule utilisée. L'une de ces raisons est que les circuits à alimenter représentent une charge élevée, jusqu'à 200 VA, supérieure à celle que les amplificateurs actuels peuvent supporter sans inconvénients. Une autre raison est que le signal de sortie n'est pas lié uniquement à la fiabilité de 20 l'impédance additionnelle et de l'amplificateur, au lieu de la fiabilité éprouvée du transformateur statique. Une troisième raison est qu'il serait très coûteux de transformer des installations existantes si le transformateur statique n'était pas conservé. 25 L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel : La figure 1 est un schéma synoptique d'un mode de réalisation; et la figure 2 est un schéma synoptique d'un autre mode de réa-30 lisation. La figure 1 représente une ligne 10 dont la tension doit être mesurée. Une chaîne de condensateurs constituée par les condensateurs Cl et C2 est connectée entre la ligne 10 et la terre ; le condensateur Cl peut être constitué par un certain nombre de 35 condensateurs en série. Un élément 11 électro-magnétique est connecté aux bornes du condensateur C2. Cet élément est constitué par un transformateur Tl, une bobine d'inductance L1 d'accord qui complète l'inductance du transformateur Tl, et d'autres circuits tels que des éclateurs et un dispositif de suppression de ferro- W' 71 45605 3 2118182' résonance (non représenté). L'élément 11 alimente différents circuits secondaires 12. En plus de ces composants connus, un autre condensateur C3 est introduit dans la chaîne de condensateurs et sa tension aux 5 bornes est appliquée à un amplificateur 13, adaptateur d'impédance, qui à son tour, alimente les circuits secondaires 14. Si la charge apportée par les circuits 12 est capacitive, l'amplificateur 13 peut être supprimé. Les capacités des condensateurs Cl et Ç2 sont telles que la chute de tension aux bornes de Cl 10 représente presque toute la tension en ligne. Dans le cas d'une ligne de transport à 440 kV par exemple, la capacité de Cl est 2 x lO^pf et la capacité/èl est 34 x 10^ pf. Bien que les courants transitoires fassent apparaître des perturbations égales aux bornes de Cl et C2, la chute de tension aux bornes de C2 ne 15 représente que 5 % de la tension totale et le rapport entre les tensions transitoires et la tension permanente est beaucoup plus élevé pour C2 que pour Cl. Là capacité du condensateur C3 est choisie de manière telle qu'il n'introduise qu'une très faible erreur dans la valeur de 20 Cl, par exemple 0,05 % dans le cas de transport à 440 kV précité et qu'il produise une tension de sortie directement proportionnelle à la tension aux bornes du condensateur Cl. Lorsque la tension en ligne est en régime variable, c'est-à-dire lorsque des courants transitoires sont produits, la tension aux bornes 25 de C3 suit donc la tension en ligne de beaucoup plus près que la tension aux bornes de C2. Les circuits qui doivent répondre rapidement aux variations de tension en ligne sont connectés dans l'unité 14 tandis que ceux qui n'ont qu'à répondre relativement lentement sont connectés dans l'unité 12. Les circuits à réponse 30 rapide peuvent faire partie d'un dispositif à relais de protection à grande vitesse, télécommandé par exemple. La figure 2. représente une modification du circuit de la figure 1. Au lieu du condensateur additionnel C3 de la figure 1, l'impédance supplémentaire est constituée par une résistance RI 35 connectée en série dans la chaîne de condensateurs et dont la valeur est suffisamment faible pour ne pas apporter de charge appréciable, et par un intégrateur qui consiste èn un amplificateur Opérationnel 20 comportant une résistance de réaction R2 et une bobine d'inductance L2 dont la valeur est suffisamment élevée 71 45605 4 2118182 pour ne pas apporter de charge appréciable à la résistance RI. Dans ce circuit, la tension aux bornes de la résistance RI est proportionnelle au courant qui circule dans la chaîne de condensateurs et par conséquent, à la différence de potentiel aux 5 bornes de Cl. La tension aux bornes de RI est appliquée à la bobine d'inductance L2 dont l'autre extrémité constitue une terre virtuelle grâce à la résistance de réaction. Le courant qui circule dans la bobine d'inductance représente donc l'intégrale de la tension qui lui est appliquée. Le même courant circule dans 10 la résistance de réaction R2 et la tension aux bornes de cette résistance est proportionnelle à l'intensité de ce courant. La tension de sortie de l'amplificateur 20 est donc directement proportionnelle à la tension aux bornes de Cl et elle suit donc d'assez près la tension en ligne en régime transitoire. En fait, 15 la polarité de la tension de sortie est inversée mais cela peut être facilement corrigé s'il y a lieu. La figure 2 montre également un dispositif 21 d'alimentation de l'amplificateur 20 et des circuits 14 à réponse rapide. Ce dispositif 21 est alimenté par l'élément 11 et il peut comporter des batteries auxiliaires. 20 L'amplificateur, s'il existe, et les circuits à réponse rapide peuvent ainsi être alimentés par le convertisseur de tension à condensateurs plutôt que par une source extérieure. La même disposition peut également s'appliquer au circuit de la figure 1. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être 25 apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. 71 45605 5 2118182 REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle de haute tension, caractérisé en ce qu'il comporte un convertisseur de tension à condensateurs, des circuits à réponse lente connectés à la sortie du transformateur 5 statique, une impédance additionnelle connectée en série dans la chaîne de condensateurs et des circuits à réponse rapide connectés aux bornes de l'impédance additionnelle. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'impédance additionnelle est constituée par un condensateur. 10 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un amplificateur d'adaptation d'impédance connecté entre le condensateur et les circuits à réponse rapide. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1'impédance additionnelle est constituée par une résistance con- 15 nectée en série dans la chaîne de condensateurs et par un intégrateur qui intègre la tension aux bornes de la résistance. 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'alimentation des circuits à réponse rapide et de l'amplificateur d'adaptation d'impédance ou de l'amplificateur ■ 20 opérationnel, est fournie par le transformateur statique. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les circuits à réponse rapide consistent en un dispositif à relais de protection à grande vitesse.