Brevet FR2177665A1 — publié le 19731109

B'augmentation de la tension des réseaux de distribution d'énergie électrique pose un problème d'isolement toujours plus délicat et onéreux pour les réducteurs de courant qui sont essen tiellement des transformateurs à noyau de fer. Surtout pour les tensions supérieures à 220 kV, l'isolement devient très délicat et de plus la vitesse de réponse est plus lente que celle qu'exigeraient les systèmes de protection modernes. La présente invention élimine ces inconvénients. Le réducteur selon l'invention comprend (a) un dispositif pour obtenir une tension pratiquement proportionneIle au courant de ligne, (b) deux diviseurs capacitifs chacun connecté entre une borne de ce dispositif et la terre, (c) un amplificateur électronique dont 11 entrée est prélevée en des points intermédiaires de ces diviseurs. On obtient ainsi que les deux diviseurs capacitifs ont la double fonction de couplage et d'isolement entre le dispositif fournissant une tension proport-ionnelle au courant de ligne et 1' amplificateur "basse tension" lequel transforme la tension d' entrée en un courant de sortie proportionnel à cette tension (et donc proportionnel u courant de ligne) et avec une phase en relation quelconque avec celle du courant de ligne et donc éventuellement, si on le désire, en concordance de phase. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description de deux exemples de réalisation faite ci-après avec référence aux figures 1 et 2 qui les représentent schématiquement. Dans la figure 1, 1-1' désignent les bornes de ligne, 2 est le primaire d'un transforLateur de courant, 3 en est le secondaire sur lequel est connectée une résistance ou impédance 4 aux bornes de laquelle on retrouve une tension proportionnelle au courant primaire et en opposition-de phase avec ce courant. Entre chacune des bornes du secondaire du transformateur de courant (qui sont à un potentiel presque égal à celui de la ligne) et la terre (ou un point à potentiel voisin à celui de la terre) sont connectés deux condensateurs 5-5' et 6-6'.1'entrée de l'amplificateur 7 est prélevée en des points intermédiaires de ces condasenteurs à un potentiel suffisamment bas pour que l'isolement de l'amplificateur par rapport à la masse ne pose pas de problème. Les condensateurs 5-5' et 6-6' agissent en conséquence chacun comme diviseur de tension pour fixer le potentiel de la borne d'entrée de l'amplificateur par rapport à la terre et, dans leur ensemble, comme un diviseur de la tension secondaire du transformateur de courant. L'aiimentation en énergie de l'amplificateur électronique est assurée par une source d'énergie extérieure dont on réduit la la tension par le transformateur 10. L'amplificateur 7 est alimenté en courant continu par un redresseur. ta référence 9 désigne un redresseur-stabilisateur; une batterie d'accumulateurs 11 est placée en service d'attente en parallèle avec l'alimentation pour disposer d'une alimentation de secours en cas d'insuffisance de tension en ligne par suite d'un défaut ou autre. On notera dans cet exemple de réalisation que l'isolement de la ligne est réalisé par des éléments capacitifs qui présentent une très bonne résistance aux surtensions atmosphériques et de fonctionnement et qui de même, assurent une attenuation de ces surtensions pour toute la station dans laquelle les réducteurs sont installés. La vitesse de réponse est plus élevée que celle des réducteurs traditionnels, car le seul élémentlentdela chaîne qui est le transformateur de courant à noyau de fer, peut être réalisé avec tous les perfectionnements nécessaires (entrefers multiples etc.) sans se préoccuper des-problèmes d'isolement qui n'existent plus. Un avantage supplémentaire du réducteur décrit est que les sorties de l'amplificateur peuvent être laissées sans charge en circuit ouvert sans qu'il se produise aucun inconvénient, contrairement à ce qui arrive dans les réducteurs traditionnels. Sans sortir du cadre de l'invention, les condensateurs de couplage peuvent être réalisés en une seule colonne capacitive, dont les éléments peuvent être éventuellement intercalés afin d' obtenir une réduction de l'encombrement et du coût. lies condensateurs peuvent- fonctionner en parallèle pour 1' exploitation avec courants porteurs, il suffit de les connecter à la terre non dissectement mais par l'intermédiaire d'une bobine de drainage selon une disposition usuelle dans cette technique. La structure de l'amplificateur électronique peut facilement être modifiée poutse prêter à la mesure digitale, plutôt qu'analogique. La figure 2 représente un réducteur analogue à celui de la figure 1 dans lequel les parties communes sont désignées par les mêmes références et ne nécessitent donc aucune autre explication. La seule différence est que l'alimentation en énergie de 1' amplificateur est ici assurée à partir de la ligne haute tension par l'intermédiaire d'un troisième diviseur de tenson, celui-ci à deux stades dont le premier est capacitif 12-12' et le second est à transformateur 10, avec sortie redressée et stabilisée électroniquement, 13 désigne une autre sortie de réserve. On notera que ce troisième diviseur est incorporé aux au- tres et enfermé dans le même boiter. Dans les deux exemples décrits,on cons s eencceunéEment lent, à savoir le transformateur de courant à noyau de fer. Selon l'invention, cet élément inductif peut être remplacé par un amplificateur électronique qu'on appellera "haute tension" pour le distinguer de celui dont il a été question jusqu'ici et qu'on appellera "basse tension. L'amplificateur "haute tension" peut avoir comme entrée, soit un courant shunté de la ligne, soit une tension; à la sortie, il fournit une tension substantiellement proportionnelle à l'in- tensité du courant de ligne et en relation de phase fixe avec lui. L'alimentation en énergie de l'amplificateur "haute tension" est assurée à partir de la ligne à haute tension par l'entremise d'un diviseur de tension du type déjà illustré pour l'alimentation de l'amplificateur "basse tension". R E v 2 SD t C A X X O N S 1. Un réducteur de courant pour réseau de distribution électrique à haute et très haute tension, destiné aux dispositifs de mesure et de protection caractérisé en ce qu'il est constitué par un élément qui fournit une tension proportionnelle à l'intensité du courant de ligne, deux condensateurs chacun connecté entre une borne de cet élément fournissant une tension proportionnelle au courantde]igne etc terre, etun ampLicateuréleckonique dit "basse tension" dont l'entrée est prélevée en des points intermédiaires desdits condensateurs et dont la sortie fournit la puissance nécessaire à l'alimentation de dispositifs de mesure, de protection, etc. 2. Un réducteur de courant selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif pour obtenir une-tension pratiquement proportionnelle au courant de ligne, est constitué par un transformateur de courant dont l'enroulement secondaire est shunté par une résistance ouimpédancede charge de façon à obtenir une tension secondaire pratiquement -proportionnelle à l'intensité du courant primaire. 3. Un réducteur de courant selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif pour obtenir une tension pratiquement proportionnelle au courant de ligne est constitué par un amplificateur électronique dit "haute tension" alimenté par la ligne haute tension par l'intermédiaire d'un diviseur capacitif. 4. Un réducteur de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'alimentation de l'amplificateur "basse tension" est assurée par une source externe à basse tension, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un transformateur, d'un redresseur et d'un stabilisateur de tension. 5. Un réducteur de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il est prévu une batterie d'accumulateurs en tampon comme alimentation de secours de l'amplificateur "basse tension". 6. Un réducteur de courant selon l'une quelconque des revendications -1 à 3 caractérisé en ce que pour l'alimentation de 1' amplificateur "basse tension" on utilise un diviseur capacitif à awx stades dont le premier est capacitif et le second inductif. 7. Un réducteur de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractéris-é en ce que les condensateurs de couplage sont réalisés sous forme d'une colonne capacitive unique éventuellement à eléments intercalés