Brevet FR2479550A1 — publié le 19811002

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour détecter de l'extérieur des conditions anormales ou défauts d'un sectionneur. Environ 90 % des défauts d'un sectionneur sont imputables à des causes mécaniques telles que des'fuites d'air, de gaz ou d'huile, une rupture ou bien une impossibi- lité d'actionnement ou bien un fonctionnement incorrect du sectionneur proprement dit ou d'un mécanisme d'actionnement de celui-ci. Les fuites d'air, de gaz ou d'huile peuvent être détectées à l'aide d'un relais de pression qui produit un signal d'alarme alors qu'une impossibilité de fonctionne- ment ou bien un fonctionnement incorrect ne peuvent pas être détectés jusqu'à l'apparition de ces défauts du fait que, dans la plupart des cas, différents éléments du sectionneur ne se déplacent pas mais doivent être déplacés le cas échéant quand un défaut se manifeste dans un circuit de puissance. En fonction des récentes augmentations des besoins en énergie, la tension de service et la capacité des sectionneurs ont augmenté d'année en année et des défauts ou conditions anormales se manifestant dans les sectionneurs ont posé de sérieux problèmes. En conséquence, l'invention a pour but de fournir un procédé et un appareil permettant de détecter commodément des conditions anormales ou défauts d'un sectionneur avant qu'ils se manifestent réellement. L'invention a également pour but de fournir un procédé et un appareil permettant de détecter, commodément et avec une grande sensibilité, des conditions anormales d'un sectionneur telles qu'un mouvement ralenti, une liaison lâche entre les parties mobiles et une augmentation de la résistance de contact et de la résistance de glissement dans les phases initiales d'utilisation. Conformément à un aspect de la présente invention, il est prévu un procédé pour détecter une condition anormale d'un sectionneur, ce procédé consistant à entraîner une partie mobile d'un sectionneur avec une force d'entraînement plus petite et à une vitesse plus lente que respectivement la force normale et la vitesse normale, à mesurer simultanément plusieurs valeurs de la force d'actionnement et de la vitesse au moment de l'entraînement à vitesse lente, et à comparer les résultats de mesure avec ceux obtenus quand le sectionneur fonctionne à ladite vitesse lente d'actionnement dans un état o il n'existe aucune condition anormale. Conformément à un autre aspect de la présente invention, celle-ci concerne un appareil pour détecter une condition anormale d'un sectionneur, comportant un contact mobile logé dans un carter hermétique et un mécanisme d'actionnement du contact mobile avec une force d'entraîne- ment prédéterminée, ledit appareil comprenant un dispositif pour entraîner le contact mobile avec une force plus petite que la force prédéterminée, plusieurs unités de mesure qui sont montées sur le carter pour produire des signaux électriques représentant des données de contrôle et des moyens pour afficher les signaux électriques à des fins de comparaison.- D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suitetde la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la fig. 1 est une représentation schématique, en partie en coupe, d'un sectionneur à gaz du type à cuve typique auquel l'invention est applicable, la fig. 2 est une vue semblable à la fig. 1 mais mettant en évidence la présente invention, la fig. 3.est une vue semblable à la fig. 1 mais montrant une variante de la présente invention, la fig. 4 est un schéma synoptique montrant un exemple d'un système de mesure servant à la mise en pratique de la présente invention, la fig. 5 est une représentation schématique du dispositif de détection conforme à l'invention, et les fig. 6 et 7 sont des graphiques donnant des résultats des mesures effectuées par le procédé avec l'appareil selon l'invention. Une cuve de gaz 1 d'un sectionneur représenté sur la fig. 1 e3t remplie d'un gaz isolant tel que du SF6 et elle contient un sectionneur 2 de construction bien connue. Des manchons isolants 3 sont montés sur la cuve de gaz 1 de manière à permettre le passage de conducteurs qui sont reliés à un circuit électrique de puissance, non représenté. Le sectionneur 2 est actionné par un cylindre , monté sur la surface extérieure de la cuve 1, par l'inter- médiaire d'une barre isolante 4 et de leviers coudés 8 et 9 montés sur un pivot 10. Le pivot 10 traverse de façon étanche à l'air le carter inférieur de la cuve 1 et le levier coudé 8 est relié à une extrémité du pivot 10 à l'extérieur du carter. Le cylindre d'actionnement 5 est pourvu de valves de commande 6 et 7 qui ont pour fonction d'assurer l'admission de fluide sous pression dans le cylindre et la décharge dudit fluide. La fiabilité mécanique d'un sectionneur a été contrôlée conformément à une norme du Japanese Electrotechnical Committee (JEC) - 181, 1975,ou bien en répétant 10 000 fois des opérations d'ouverture et de fermeture. Comme cela est bien connu dans ce domaine, on mesure simultanément au cours de ces essais le temps d'ouverture de contact, la course du contact mobile, le temps de fermeture du contact, la tension de service, etc. En outre, en ce qui concerne la tension de service, la pression de gaz et la tension de commande, etc., on effectue des essais non seulement pour les valeurs nomina- les mais également pour les valeurs maximales et minimales. Des combinaisons de ces valeurs sont également définies dans la norme JEC181 de sorte que le fabricant d'un sectionneur effectue les essais correspondant à la combinaison avant l'expédition de l'appareil, en vue de vérifier la fiabilité du sectionneur. Cependant, lorsque le sectionneur doit fonction- ner à vitesse élevée, il est nécessaire de faire intervenir une grande force d'actionnement. Puisqu'une augmentation de la force d'actionne- ment provoquée par une usure des parties glissantes ou par un mouvement ralenti est relativement faible, il a été impossible ou difficile de détecter de telles conditions à l'aide des essais de fonctionnement de types connus. En outre, le fonctionnement d'un sectionneur est accompagné par des chocs qui ont tendance à provoquer un relâchement dans les liaisons pivotantes ou les paliers. De telles conditions sont également difficiles à détecter dans les phases initia- les d'utilisation de l'appareil. Un mouvement ralenti de parties glissantes dans la cuve de gaz 1 produit des parti- cules métalliques qui sont susceptibles de créer un défaut de mise à la terre. En outre, une application irrégulière ou incorrecte du contact mobile augmente la résistance de contact et provoque par conséquent une surchauffe localisée. En considérant maintenant un mode préféré de réalisation de la présente invention, représenté sur la fig. 2 o des éléments correspondant à ceux de la fig. 1 ont été -désignés par les mêmes références numériques, on voit qu'on a ajouté-une valve d'entraînement à vitesse lente 11 qui est utilisée pour l'ouverture du sectionneur et une valve d'entraînement à vitesse lente 12 qui est utilisée pour la fermeture du sectionneur. Lorsque le contact mobile du sectionneur doit être déplacé à une vitesse extrêmement lente, on peut combiner les valves de commande 6 et 7 représentées sur les fig. 1 et 2. Cependant dans la plupart des cas, du fait que ces valves de commande 6 et 7 sont généralement conçues pour opérer à grande vitesse, une telle conception introduit des problèmes techniques difficiles à résoudre, par exemple en ce qui concerne le diamètre du cylindre d'actionnement et la valeur de réglage de la pression qui est fournie au cylindre. L'appareil représenté sur la fig. 2 est différent de celui de la fig. 1 en ce qu'il est prévu des valves d'entraînement additionnelles 11 et 12 qui sont utilisées pour faire déplacer à vitesse lente le contact mobile du sectionneur au moment de la détection de conditions anormales. Dans un autre mode de réalisation de l'invention qui a été représenté sur la fig. 3, un piston 15 d'un cylindre à vitesse lente 14 est relié au bras de manivelle 8 par l'intermédiaire d'un levier 13. Aux extrémités opposées du cylindre 14, il est prévu des 'lectrovalves 16 et 17 qui sont respectivement utilisées pour l'ouverture et la ferme- ture du sectionneur à vitesse lente. Il est prévu un conver- tisseur de pression 18 pour convertir la différence entre les pressions s'exerçant sur les côtés opposés du piston 15 en un signal électrique sortant par l'intermédiaire des bornes 19. Bien que, dans ce mode de réalisation, le. convertisseur de pression 18 soit représenté sous la forme d'un moyen de mesure de la force d'actionnement du cylindre d'entraînement à vitesse lente 14, il va de soi qu'on pourrait également utiliser tous autres moyens de mesure de pression, par exemple un dynamomètre, une jauge de mesure de contraintes, etc. La fig. 4 représente un exemple d'un système de mesure utilisé dans la présente invention; sur cette figure, on a désigné par 20, 21, 22 des transducteurs d'accélération- vibration du type piézo-électrique qui sont montés dans des positions prédéterminées sur le cylindre d'entraînement 5 et la cuve de gaz 1 ( fig. 3) et dont les signaux de sortie sont transmis à des amplificateurs 23a, 23b, 23c. Le signal de sortie du dispositif de mesure de pression différentielle 18 est appliqué à un amplificateur 24 tandis que le signal de sortie d'un potentiomètre 25, qui détecte la course de la tige d'actionnement, est appliqué à un amplificateur 26. Si nécessaire, ces signaux sont affichés sur un oscilloscope électromagnétique 28 jouant le rôle d'un moniteur ou bien ils sont directement enregistrés à l'aide d'un enregistreur X-Y 29 ( coordonnées rectangulaires) par l'intermédiaire d'un commutateur de transfert 21 comportant deux contacteurs de transfert S1 et S2 qui appliquent sélectivement les signaux de sortie des amplificateurs 23a, 23b, 23c à l'oscilloscope 28 ou à l'enregistreur X-Y 29. On va maintenant décrire le fonctionnement de l'appareil de détection conforme à la présente invention en référence aux figures 5, 6 et 7. Dans un exemple de réalisa- tion représenté sur la fig. 5, un contact mobile 32 du sectionneur et le mécanisme d'actionnement 31 sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'une broche d'accouplement tandis que la tige d'actionnement du sectionneur est supportée par un palier 33. Un mouvement de ralentissement de la tige d'actionnement a été mis en évidence en 34 et on a indiqué en 35 le contact stationnaire. Le cylindre d'entraînement à grande vitesse 14 est fixé sur la tige d'actionnement d'un sectionneur à contrôler tandis qu'un appareil de mesure de pression différentielle 18, un transducteur d'accélération-vibration du type piézo-électrique 20 et un potentiomètre de détection de course 25 sont montés dans des positions prédéterminées. Sur la fig. 5, on a supposé que le ralentissement de mouvement 35 se produit dans le palier 33 après que la tige d'actionnement a parcouru une course X1, et que les contacts sont fermés au bout d'une course X 2. Une flèche A indique la direction de fermeture. - La fig. 6 est un graphique montrant la condition de vibrationaccélération et donnant la force d'actionnement, obtenue dans l'appareil indiqué sur la fig. 5, dans des conditions normales o il ne se produit aucun ralentissement de mouvement. On a porté sur l'axe des abscisses les valeurs de la course de fermeture et sur l'axe des ordonnées les valeurs de vibration-accélération et de force d'actionnement. La force d'actionnement prend initialement une valeur élevée fSN sous l'effet du frottement statique puis elle prend une valeur essentiellement constante fa lorsque les contacts sont fermés au bout d'une course X Il est à noter qu'une force de frottement fb - fa est exercée sur les contacts entre les courses X2 et X1. D'autre part, la courbe de vibration- accélération a une largeur essentiellement constante, excepté au départ et pour la course X2. La fig. 7 est un graphique donnant les variations des données qui sont provoquées par le ralentissement de mouvement 34 mis en évidence sur la fig. 5. Pour la valeur X1 de la course de fermeture X, la force d'actionnement fa augmente jusqu'à une valeur élevée fA* sous l'effet du frottement engendré par le ralentissement de mouvement tandis que simultanément la valeur de vibration-accélération augmente également. Entre les courbes X1 et XS, la force d'actionnement augmente jusqu'à une valeur élevée du fait du ralentissement de mouvement puis elle décroît jusqu'à une valeur normale. Pour la course X2, la force d'actionnement augmente légèrement sous l'effet du frottement s'exerçant entre les contacts. Bien que dans la description faite ci-dessus on n'ait rien mentionné en ce qui concerne la variation de la course, il est clair que la variation résultante de la force d'actionnement du fait de la variation de frottement provoque une forte variation de la course. Au lieu de monter en permanence un dispositif d'entraînement à vitesse lente sur le sectionneur, on peut l'installer seulement au moment du contrôle. En outre, au lieu de détecter les conditions anormales sur la totalité de la course du contact mobile, on peut effectuer une telle détection en des points ou des sections quelconques de la course en vue de détecter un jeu ou une condition anormale de parties mobiles. Le procédé et l'appareil selon l'invention présentent les avantages suivants: 1. Au moment de la détection, puisque le sectionneur est actionné avec une force et une vitesse bien plus faibles que la force normale et la vitesse normale d'actionnement, les perturbations provoquées dans les signaux de mesure par des vibrations au moment de l'actionnement du sectionneur, par un bruit d'échappement et par des chocs sont faibles. Cela améliore le rapport signal / bruit de sorte qu'il est possible d'obtenir des signaux de mesure avec de haute sensibilité. 2. Puisque la vitesse d'actionnement est lente, le temps de mesure est allongé, ce qui permet d'amplifier les signaux mesurés. 3. La détection peut être effectuée commodément sans démontage ou inspection du sectionneur. 4. En outre, il est possible de détecter des défauts mécaniques dans les phases initiales de mise en service, ce qui permet de lez déceler prématurément et par conséquent d'améliorer la fiabilité du sectionneur. Avec les procédés connus de détection de défauts mécaniques, il est nécessaire de démonter le sectionneur puis de le remonter après inspection. Le procédé selon l'invention permet non seulement d'éliminer cette opération longue et coûteuse mais également d'éviter des causes de pannes provoquées par un mauvais remontage. REVENDICATIONS 1. Procédé pour détecter une condition anormale d'un sectionneur, caractérisé en ce qu'on entraîne une partie mobile du sectionneur avec une force et à une vitesse plus petites que la force normale et la vitesse normale d'actionnement, en ce qu'on effectue simultanément plusieurs mesures de contrôle concernant la force et la vitesse d'actionnement au moment de l'entraînement à basse vitesse et en ce qu'on compare les résultats des mesures de contrôle avec ceux obtenus quand le sectionneur fonctionne à ladite vitesse lente d'actionnement dans un état o il n'existe aucune condition anormale. 2. Appareil pour détecter une condition anormale d'un sectionneur, comprenant un contact mobile logé dans un carter hermétique et un mécanisme d'actionnement dudit contact mobile avec une force d'entraînement prédéterminée, appareil caractérisé en ce qu'il comprend des moyens ( 11, 12; 14, 15, 17, 18) pour actionner ledit contact mobile (32) avec une force d'entraînement plus petite que ladite force prédéterminée, plusieurs unités de mesure (20, 21, 22, 18, 25) qui sont montées sur le carter de manière à produire des signaux électriques représentant des données de contrôle et des moyens (28, 29) pour afficher lesdits signaux électriques à des fins de comparaison. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites unités de mesure (20, 21, 22, 18, 25) sont montées sur ledit carter (1) seulement lorsque ladite détection est effectuée. 4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit sectionneur (2) est constitué par un section- neur du type à cuve à gaz (1), en ce que ledit mécanisme d'actionnement comprend un ensemble fluidique à cylindre et piston (5) qui est pourvu d'une valve d'admission (6) pour introduire du fluide d'actionnement dans le cylindre à une pression élevée prédéterminée et d'une valve d'échappement (7) et en ce que lesdits moyens d'entraînement du contact mobile à vitesse lente comprennent une autre valve d'admis- sion (11) pour introduire le fluide d'actionnement à une pression plus faible que ladite pression élevée prédéterminée ainsi qu'une autre valve d'échappement (12). 5. Appareil selon la revendication 2, caract6risé en ce qu'il comprend en outre un autre moyen d'entraînement (14, 15) reli6 audit contact mobile (32) de façon à actionner ce contact mobile avec une force plus petite que ladite force pr6déterminée.