Brevet FR2252681A1 — publié le 19750620

La présente invention se rapporte a un déclencheur électronique de disjoncteur polyphasé, et elle concerne plus particulièrement les disjoncteurs associés à des transformateurs de distribution dans le but de protéger ces derniers contre les surcharges faibles et de longue durée, ainsi que contre les surcharges importantes ou les courts-circuits. lia protection des transformateurs de distribution est actuellement réalisée par des dispositifs à bilames qui temporisent l'action du disjoncteur sans tenir compte de l'état thermique du transformateur. Une variante de ce dispositif consiste à réaliser une liaison thermique entre les bilames du déclencheur et le transformateur, de façon à réaliser une ',image thermique". Les solutions de ce genre nécessitent une énergie importante pour échauffer les bilames, et elles exigent également un mécanisme de déclenchement complexe et précis. Une autre solution actuellement appliquée consiste à détecter directement la température du transformateur, en ses différents points chauds, par des moyens tels que : thermocontacts à bilame, à point de Curie, ou autres capteurs0 Cette solution présente l'inconvénient de nécessiter l'introduction de ces capteurs àl'intérieur des bobinages du transformateur, où ils constituent autant de points faibles, notamment pour ce qui est de l'isolation diélectrique. En outre, du fait de l'inaccessibilité de ces détecteurs de température, toute possibilité de réparation simple est exclue en cas de défaillance. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, elle a pour objet un déclencheur électronique qui comporte, pour chaque phase, un dispositif de protection combinée contre les deux types de surcharges précitées, dispositif comprenant un tore magnétique traversé par le conducteur de sortie de la phase considérée et portant un bobinage alimentant une résistance chauffante associée, d'une part, à un capteur de température envoyant ses informations à un premier détecteur à seuil de tension, pour la protection contre les surcharges faibles et, d'autre part, à une diode de redressement alimentant un second détecteur à seuil, pour la protection contre lessurcharges importantes, les Impulsions provenant de l'un et l'autre de ces détecteurs étant amenées à un même circuit de mise en forme, commun à toutes les phases, qui commande un dispositif de dfolenchement par l'intermédiaire d'un accumulateur d'énergie. La solution envisagée permet ainsi de réaliser un déclen c heur astatique fonctionnant pour les surcharges faibles et pour les surcharges importantes ou les courts-circuits, en surveillant par des moyens électroniques le comportement de résistances parcourues par des courants proportionnels aux courants de charge du transformateur. Suivant une autre caractéristique fondamentale de l'invention, toutes les résistances chauffantes, ainsi que les capteurs de température qui leur sont associés, sont disposés de manière à réaliser une image thermique du transformateur0 Cette image thermique peut être affinée par une disposition judicieuse des résistances constituant les "images" des phases du transformateur0 Ainsi, dans une forme particulière d'exécution destinée aux transformateurs triphasés, chaque résistance chauffante est logée, avec le capteur de température qui lui est associé, à l'intérieur d'un corps en contact avec les deux autres corps similaires correspondant aux deux autres phases et également avec un milieu extérieur. Cette disposition permet au déclencheur de réagir de manière différente aux surcharges monophasées et aux surcharges triphasées, ce qui est particulièrement important dans le cas des transformateurs à secondaire couplé en "zig-zag". L'invention permet une protection efficace sur toute la plage des surcharges, et elle comporte encore de nombreux avantages dont les principaux sont énumérés ci-après : - La solution proposée permet la mise en oeuvre de moyens purement statiques, mis à part ceux qui commandent mécaniquement le déclenchement du disjoncteur. - La puissance nécessaire au fonctionnement du déclencheur selon l'invention est très faible, ce qui se traduit par une réduction sensible des dimensions et du prix des constituants. - L'isolement entre le déclencheur et les conducteurs moyenne tension du transformateur est facilement assuré. - Les constituants de ce déclencheur peuvent être rendus facilement accessibles, notamment s'ils sont disposés à l'extérieur de la cuve du transformateur. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce déclencheur électronique de disjoncteur polyphasé. Figure 1 est une vue d'ensemble schématique de ce declen- cheur, dans laquelle la totalité des eonstituants n'a été représentée que pour l'une des trois phases Figure 2 est une vue en coupe transversale du dispositif réalisant une image thermique du transformateurO Pour créer cette image thermique du transformateur, l'information relative à la charge de celui-ci est prélevée sur les conducteurs de sortie la, lb, lc de chaque phase, en un point quelconque situé en dehors des bobinages afin de ne pas créer de difficultés d'isolement;;. Cette information est recueillie sur chaque phase au moyen d'un transformateur de courant constitué par un tore magnétique, respectivement 2a, 2b, 2c, sur lequel est enroulé un bobinage secondaire, respectivement 3a, 3b, fc, qui est parcouru par un courant proportionnel à celui circulant dans le conducteur la, lb ou I c traversant le tore considéré. Il est à noter que ce dispositif permet d'isoler totalement le circuit de déclenchement. le courant parcourant chaque bobinage 3a, 3b, 3c est appliqué aux bornes d'une résistance chauffante, respectivement 4a, 4b, 4c. Chacune de ces résistances est placée à proximité d'un capteur de température, respectivement 5a, 5b, 5c qui dans le -cas considéré est un thermocouple ou une thermistance0 La figure 2 indique la disposition réelle des six éléments que constituent les résistances 4a,4b, 4c et les capteurs de température 5a, 5b, 5c, disposition qui permet de -réaliser une image thermique fine du fonctionnement du transformateur. le dispositif utilisé comprend trois corps 6a, 6b, 6c, dans chacun desquels est logée une résistance avec son capteur de température. Ghaque corps 6a, 6b, 6c possède, en section transversale, la forme d'un secteur circulaire de 1200, de sorte que l'ensemble constitue un cylindre. Guette disposition permet -à chacun des corps 6a, Gb, 6c autre en contact à la fois avec les deux autres corps et avec le milieu extérieur. Ces corps sont réalisés en un matériau solide et massif, ou encore sont constitués par une enveloppe rigide remplie de liquide, et de manière que L'inertie thermique de l'ensemble soit voisine de celLe du transformateur à protéger. Xvantageusement, pour obtenir l'inertie thermique désirée, l'ensemble des trois corps 6a, 6b, 6c est plongé dans l'huile de refroidissement du transformateur, ou dans un autre fluide dont la température suit les mimes variations que celles de l'huile du transformateur. Chaque capteur de température est, relié à un détecteur à seuil alimenté par une prise d'alimentation en énergie commune 7 disposée entre deux phases. Afin de simplifier le dessin, seul le détecteur 8a associé au capteur 5a a été indiqué à la figure lo Le circuit précédemment décrit est complété par des diodes, respectivement 9a, 9b, 9c, permettant de redresser les tensions alternatives aux bornes des résistances respectives 4a, 4b, 4c par suppression des alternances négatives0 Les tensions ainsi redressées sont amenées à des détecteurs à seuil de tension, dont seul celui 10a associé à la résistance 4a est indiqué au dessin. Ces détecteurs à seuil sont également alimentés par la prise 2. lies impulsions provenant des détecteurs 8a et AOa, ainsi que des deux autres couples de détecteurs similaires associés aux deux autres phases et non représentés au dessin, sont dirigées vers un circuit de mise en forme commun 11, alimenté en énergie par la prise 70 Ce circuit commande un dispositif.12 d'ouverture du disjoncteur, réalisé par des moyens électroniques ou électro inéçaniques. Un dispositif 13 d'accumulation d'énergie est intercalé sur la liaison 14 entre le circuit de mise en forme Il et le dispositif 12 d'ouverture du disjoncteur0 Dans l'exemple représenté à la figure 1, le déclencheur et le disjoncteur sont situés de part et d'autre de la paroi 15 de la cuve du transformateur, et la liaison 14 franchit cette paroi grâce à une traversée étanche et isolée 16. Le déclencheur selon l'invention, précédemment décrit, fonctionne de la manière indiquée ci-après Dans le cas d'une surcharge faible, ce sont les capteurs de température 5-a, 5b, 5-c qui interviennent et, pour chaque phase, le détecteur à seuil tel que celui 8a émet une impulsion lorsque le dispositif réalisant une image thermique du transformateur atteint une température qui elle-meme correspond à un échauffe ment limite, acceptable au point; chaud du transformateur. il est à noter que la disposition des trois corps Ga, Gb, 6c permet d'obtenir un fonctionnement variable selon que l'on se trouve en présence d'une surcharge monophasée ou triphasée, in effet, les échanges thermiques d'un des corps se font, d'une part, vers le milieu extérieur, d'autre part, vers les deux autres corps correspondant aux deux autres phases. Donc dans le cas où une seule phase est surchargée, l'échauffement de son capteur de température sera moindre que dans le cas où les trois phases sont simultanément surchargées.De plus, le couplage thermique réalisé en plongeant ltensemble des trois corps Ga, 6b, 6c dans un liauide permet d'obtenir une réaction meAme pour de très faibles surcharges de courant qui provoquent un échauffement lent de l'huile du transformateur. Dans le cas de surcharges importantes ou de courts-circuits, l'inertie des ensembles "résistance plus capteur de température" peut être excessive et provoquer un déclenchement trop lent, et c'est pourquoi on a prévu les détecteurs à seuil tels que celui 1Oa, qui émettent une impulsion dès que la chute de tension aux bornes de l'une des résistances 4a, 4b 4c dépasse une certaine valeur. Quel que soit le type de défaut, le déclenchement est commandé par le circuit de mise en forme ?1, qui assure l'amplification nécessaire ainsi que les temporisations indispensables pour éliminer les défauts transitoires ou fugitifs. lie dispositif 13 d'accumulation d'énergie permet de pallier l'insuffisance de la-prise dtalimentation 7 en cas de courtcircuit franc, puisque dans ce cas, la tension entre phases tombe à une valeur proche de zéro si bien qué la prise 7 ne fonctionne pluso Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce déclencheur électronique qui a été décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation C'est ainsi, notamment, que ce déclencheur entièrement statique, qui dans l'exemple représenté est disposé à l'intérieur de la cuve du transformateur, peut également être disposé à l'extérieur de ladite cuve, ou encore partiellement à l'intérieur et partiellement à l'extérieur. - REVEI;DICAD tu - lo - Déclencheur électronique de disjoncteur polyphasé, plus particulièrement destiné aux disjoncteurs associés à des transformateurs de distribution dans le but de protéger ces derniers contre les surcharges faibles et de longue durée, ainsi que contre les surcharges importantes ou les courts-circuits caractérisé en ce qu'il comporte, pour chaque phase, un -disposi- tif de protection combinée contre les deux types de surcharges précitées, dispositif comprenant un tore magnétique traversé par le conducteur de sortie de la phase considérée et portant un bobinage alimentant une résistance chauffante associée, d'une part, à un capteur de température envoyant ses informations à un premier détecteur à seuil-de tension, pour la protection contre les surcharges faibles, et, d'vautre part, à une diode deredressement alimentant un second détecteur à seuil, pour la protection contre les surcharges importantes, les impulsions provenant de l'un et 11 autre de ces détecteurs étant amenées à un même circuit de mise en forme, commun à toutes les phases, qui commande un dispositif de déclenchement par l'intermédiaire d'un accumulateur d'énergie) 2o - Déclencheur électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que tous ses détecteurs à seuil ainsi que le circuit de mise en forme en relation avec lesdits détecteurs sont alimentés en énergie par une prise d'alimentation commune disposée entre deux phases. 3. - Déclencheur électronique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que toutes les résistances chauffantes, ainsi que les capteurs de température qui leur sont associés, sont disposés de manière à réaliser une image thermique du transformateur. 4. - Déclencheur électronique de disjoncteur triphasé à image thermique, selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque résistance chauffante est logée, avec le capteur de température qui lui est associé, à l'intérieur d'un corps em contact avec les deux autres corps similaires correspondant aux deux autres-phases et également avec un milieu extérieur. 50 - Déclencheur électronique selon la revendication 4 caractérisé en ce que le milieu extérieur dans lequel sont plongés les trois corps est constitué par l'huile de refroidissement du transformateur à protéger 6e - Déclencheur électronique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le milieu extérieur dans lequel sont plongés les trois corps est -constitué par un fluide dont la température suit les memes variations que celles de l'huile du transformateur à protéger.