Brevet FR2300447A1 — publié le 19760903

L'invention se rapporte à un dispositif de protec tion de machine électrique ou de transformateur de très grande puissance, ce dispositif comprenant des éléments de mesure du courant circulant sur les conducteurs de départ et sur les conducteurs d'arrivée au point neutre, les mesures de-chaque phase étant comparées et, en cas de différences entre les mesures, un signal d'indication de dérangement étant émis et/ou des mesures de coupure et/ou de désexcitation du générateur étant déclenchées. Un montage de ce type destiné à la protection d'un généra teur est décrit par exemple dans le document de la Société BROWN BOVERI & Cie, Société Anonyme, référence C 1009/S, page 8. Le dispositif de protection de générateur décrit dans ce document comprend par exemple six transformateurs de courant connectés sur les conducteurs de départ du générateur et sur le conducteur d'arrivée au point neutre, ces transformateurs étant destinés à la mesure des courants en circulation. Les connexions de deux transformateurs affectés à la mEme phase sont connectées aux bobinages d'un relais différentiel. Celui-ci répond lorsqu'une différence existe entre les deux courants mesurés et déclenche un signal d'avertissement ou déclenche des mesures de coupure ou de désexcitation du générateur. D'autres relais et une source de courant à sécurité propre, par exemple une batterie d'accumulateurs sont destinés à l'ali- mentation de l'interrupteur de-coupure du générateur ou à la manoeuvre du\dispositif de désexcitation. L'exactitude du contre par des dispositifs de ce genre dépend pratiquement de la concordance des carac téristiques du courant primaire et du courant secondaire des transformateurs d'alimentation du relais différentiel0 Les transformateurs de courant à noyau de fer utilisés ont toutefois l'inconvénient de la saturation magnétique du fer. Ainsi, la proportionnalité entre les courants primaire et secondaire n'est plus assurée à partir d'une induction déterminée. l'exactitude ainsi compromise de la traduction est très gante lors des courts-circuits de courants très forts dépassant environ 20 kA lorsque les relais de protection de ces transformateurs sont alimentés. Ces dérniers simulent en effet dans ces relais un défaut dans le générateur ou le transformateur lors de la non concordance des caractéristiques par suite de la saturation, bien que le générateur et le transformateur soient en bon état. Une statistique de la détection des déclenchements montre que, sur dix déclenchements de protection de générateur , en moyenne huit coupures sont inutiles et sont dues clairement à des fausses mesures des transformateurs classiques. En particulier, lorsque les générateurs sont très grands, les frais d'immobilisation résultants sont très élevés et diminuent de manière non négligeable la rentabilité des centrales et donc chaque directeur de centrale craint ces interruptions. L'invention a pour objet des éléments de mesure qui éliminent les inconvénients mentionnés des dispositifs de protection alimentés par des transformateurs de courant à noyau de fer et dont les caractéristiques de valeurs mesurées en fonction des valeurs devant être mesurées concordent pratiquement et sans appareillage compliqué pour au moins deux composants. Selon une particularité essentielle du dispositif du type mentionné selon l'invention, au moins un générateur de Hall destiné à la mesure de chaque courant circulant dans les conducteurs de départ ainsi que dans les conducteurs d'arrivée au point neutre est disposé sur les tubes isolants de matière non aimantable qui entourent à distance les fils de ces conducteurs de départ et de ces conducteurs d'arrivée au point neutre. La mesure de forts courants continus est connue et a été décrite dans la revue d'électricité 11ETZ11 -A 195G, dans l'article de Kurth et Maatz intitulé "Messung hober Gleichstrbme mit Hallgeneratoren (mesure de forts courants continus à l'aide de générateurs de Hall), pages 487 à 490. Le dispositif décrit dans cette revue exige toutefois la mise en oeuvre d'une culasse spéciale de fer qu'il faut précisément éviter en raison de ses caractéristiques de saturation mentionnées plus haut et donc des risques d'erreurs dont elle peut etre la cause lors des mesures de différence. Selon un mode de réalisation particulier conforne à l'invention, une source de courant continu, qui est prévue de toute manière pour le dispositif de protection, assure l'excitation des générateurs de Hall. En variante de réalisation conforme à l'invention, un convertisseur de tension avec lequel un redresseur est monté en série, qui est connecté à la tension de la machine et qui est prévu pour un autre usage est utilisé pour l'excitation des générateurs de Hall. Selon un mode de réalisation avantageux, conforme à l'invention, les générateurs de Hall sont disposés à l'intérieur des tubes de blindage des conducteurs d'arrivée et de départ. L'air de refroidissement qui circule dans les tubes refroidit ainsi ces générateurs. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est un schéma de cabrage d'un dispositif de protection de générateur selon 1 'invention; la figure 2 est une coupe transversale des conducteurs de départ du générateur et montre les générateurs de Hall montes dans ces conducteurs; et la figure 3 est un graphique illustrant une carac éristique de la tension de Hall en fonction du courant du générateur sous courant l'excitation i H constant. La figure 1 illustre un objet 1 devant titre protégé, qui peut titre un générateur ou un transformateur dont sortent six connexions U, V, W et X, Y, Z aux conducteurs correspondants 2 et 3. Des tubes 4 de matière isolante et non aiman- table entourent concentriquement et à distance les fils des conducteurs 2 et 3, 'de la manière représentée sur la figure 2. Plusieurs générateurs de Hall 5 sont montés en parallèle sur la surface intérieure de ces tubes 4 à une disTance qui correspond à la tension appliquée de service. D'autres tubes 9 de métal non magnétique, qui entourent concentriquement les tubes isolants 4, sont disposés par ailleurs au voisinage des générateurs de Hall et sont destinés à former un blindage vis-å-vis des champs magnétiques extérieurs. Des conducteurs 6 d'excitation, qui sont connectés par exemple à la source de courant continu de sécurité, par exemple à une batterie, qui est de toute manière nécessaire à la protection du dispositif, ainsi que d'autres conducteurs 7 connectent les générateurs de Hall aux relais électroniques 8 du dispositif de protection. Celui-ci fonctionne de manière classique, c'est-à-dire qu'en cas d'apparition d'une différence de courant entre un fil du conducteur de départ et le fil correspondant d'arrivée au point neutre ou en cas de dépassement du courant admissible dans un fil, un signal émis déclenche les mesures correspondantes, par exemple coupe l'alimentation de la machine ou provoque la désexcitation du rotor, etc. Il va de soi que le dispositif décrit et représenté peut subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVEN1)ICATIONS 1. Dispositif de protection de machine électrique ou de transformateur de très grande puissance, ce dispositif comprenant des éléments de mesure du courant circulant sur les conducteurs de départ et sur les conducteurs d'arrivée au point neutre, les mesures de chaque phase étant comparées et, en cas de différence entre les mesures, un signal d'indication de dérangement étant émis et, le cas échéant ou en variante, des mesures de coupure et, le cas échéant ou en variante, de désexcitation du générateur étant déclenchées, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'au moins un générateur de Hall destiné à la mesure de chaque courant circulant dans les conducteurs de départ ainsi que dans les conducteurs d'arrivée au point neutre est disposé sur les tubes isolants de matière non aimantable qui entourent à distance les fils de ces conducteurs de départ et de ces conducteurs d'arrivée au point neutre. 2. Dispositif de protection de générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une source de courant continu prévue de toute manière pour le dispositif de protection est utilisée pour l'excitation des générateurs de Hall. Dispositif de prctection de générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qutun transformateur de tension avec lequel un redresseur est monté en série, qui est connecté à la tension de la machine et qui est prévu pour un autre usage est utilisé pour l'excitation des générateurs de Hall. 4. Dispositif de protection de générateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les générateurs de Hall sont disposés à l'intérieur des tubes de blindage des conducteurs d'arrivée et de départ.