Brevet FR2485745A1 — publié le 19811231

L'invention concerne un procédé et un appareil de localisation de défauts sur une ligne électrique comprenant au moins deux conducteurs séparés par un matériau isolant. Un exemple typique d'application de l'invention est la ligne téléphonique d'abonné, habituellement composÉede deux conducteurs parallèles, à base de cuivre, isoles par un materiau isolant, tel que le néoprène. Une telle ligne étant généralement suspendue à des poteaux de bois, les cas de détérioration, par usure ou par accident, sont relativement nombreux. La détérioration peut être franche, correspondant à une coupure d'au moins l'un des conducteurs ou à leur mise en court-circuit, mais elle est plus souvent imparfaite, par exemple en cas d'usure locale. A la cause mécanique de détérioration incomplète s'ajoutent les effets de l'humidité qui, en pénetrant entre les conducteurs et les oxydant , diminuent la résistance d'isolement. I1 en résulte une alteration progressive de la qualité de transmission,désa gréable pour l'abonne et finalement, la mise en dérangement de la ligne. Pour réparer, il est fait au préalable, à l'aide de techniques classiques, une détermination de la distance séparant le défaut d'un point donné de la ligne, qu'on désignera "entrée de la ligne", généralement le poste d'abonné. L'une de ces techniques, dite d'échographie, utilise l'écho d'une onde électrique sur le défaut pour indiquer la distance sur un échomètre placé à l'entrée de la ligne. Uns autre technique consiste à appliquer à l'entrée de la ligne deux. signaux à basse fréquence (1 000 Hz par exemple), carrés et symétriques par rapport à la terre, respectivement sur les deux conducteurs, et à déterminer l'emplacement du défaut en se déplaçant le long de la ligne pour y détecter une variation du signal rayonné.Dans la réalité, toutes les techniques classiques de détermination de la distance du défaut s'avèrent efficaces seulement lorsque le défaut est franc. Cependant, il est souhaitabls, et parfois nécessaire, de réparer la ligne avant que la détérioration imparfaite devienne un défaut franc. Le principe est de localiser le defaut en faisant d'une détérioration imparfaite un défaut franc. Un procédé connu est d'appliquer une haute tension, de l'ordre de 1,2 kV, d'énergie fixe suffisamment élevée pour former une soudure des. deux conducteurs à l'endroit du défaut. L'inconvénient de ce procédé est que l'application de la haute tension avec cette énergie entratne parfois l'inflammation de l'isolant au lieu du défaut propageant ainsi le défaut sur la ligne et risquant en outre de créer un incendie selon le milieu environnant. L'invention remédie aux inconvénients de la technique antérieure de localisation des défauts. Un procédé conforme à l'invention de localisation d'un défaut d'isolement sur une ligne électrique comprenant au moins. deux conducteurs séparés par un isolant est du type comprenant l'application d'une haute tension sur la ligne et est caractérisé en ce que ladite haute tension est destinée à amorcer un arc électrique entre les conducteurs et possède à cet effet une faible intensité, et en ce qu'il consiste, après l'amorçage dudit arc éléctrique, à diminuer la tension tout en accroissant l'intensite du courant en fonction de la résistance électrique de la ligne de façon à fondre ledit isolant à l'endroit du défaut, puis à souder les conducteurs entre eux ou à détruire au moins l'un d'eux à l'endroit du défaut. Par conséquent, l'application de la haute tension de faible intensité évite l'inflammation de l'isolant mais ne provoque que l'amorçage d'un arc électrique, l'inflammation étant ensuite évitée en diminuant la tension au fur et à mesure que le courant doit rostre pour fondre l'isolant et produire finalement le défaut franc. Bien que la diminution de la tension et l'accroissement concomitant du courant puissent être faits continûment en fonction de la résistance de la ligne, la mise en oeuvre du procédé s' avère plus facile et aussi performante an agissant par paliers, c'est-à-dire en appliquant une moyenne tension de moyenne intensité pour fondre l'isolant et une basse tension de forte intensité pour la soudure ou la coupure de la ligne à l'endroit du défaut. En corollaire, un appareil conforme à l'invention pour la mise en oeuvre du procédé est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens générateurs de tension et courant variables et des moyens de commande réagissant à la résistance électrique de la ligne pour faire verier simultanément ladite tension d'une valeur maximale à une valeur minimale et ledit courant d'une intensité minimale à une intensité maximale. Avantageusement, lesits moyens générateurs de tension et courant variables comprendront un générateur de haute tension & faible intensité, un générateur de moyenne tension à moyenne intensité et un générateur de basse tension à haute intensité, et les moyens de commande comprendront un dispositif de commutation activant successivement lesdits générateurs de haute, moyenne et basse tensions. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui suit, faite en ré f8rence aux dessins annexés. Dans les dessins - la figure 1 illustre schématiquement un exemple de réali sation d'un appareil de localisation de défaut conforme; à l'invention - la figure 2 est un graphe illustrant le procédé de locali- sation de défaut conforme à l'invention mis en oeuvre par l'appareil représenté sur la figure 1, le graphs définis sant dans le temps (t de l'axe des abscisses) l'évolution des phases du procédé et des tensions U (axe des ordon- nées) impliquées dans chaque phase ; et - la figure 3 illustre en détail un exemple de réalisation de l'appareil représenté sur la figure 1. Bien que l'invention s'applique à toute ligne électrique comprenant au moins deux conducteurs séparés par un matériau isolant, la description qui suit sera faite en référence à une ligne téléphonique 10 (voir figures 1 et 3 composée de deux conducteurs 10a, 10b parallèles, séparés par un isolant 11 et ayant une entrée 12 (figure 1) à deux bornes 12a, 12b (figure 3). On suppose qu'un défaut imparfait est situé à un endroit 13 de la ligne, séparé de l'entrée 12 d'une distance d. Pour la localisation du défaut 13, on a disposé (figures 1 et 3)un appareil 20 conforme à l'invention, dont la sortie 21 (constituée par les bornes 21a et 21b de la figure 3) est connectée à l'entrée 12 (bornes 12a, 12b) de la ligne 10. L'appareil 20 représente schématiquement sur la figure 1 comprend essentiellement un générateur de haute tension à faible intensité 22, un générateur de moyenne tension à moyenne intensité 23 et un générateur de basse tension å haute intensité 24, et un dispositif de commande 25. Le dispositif de commande 25 relie en parallèle les trois générateurs 22, 23, 24 à la sortie 21 de l'appareil 20, symboliquement par l'intermédiaire de trois interrupteurs respectifs 22a, 23a, 24a constitués par les lames de relais à organes de commande 22b, 23b', 24b. Le dispositif de commande 25 comporte un élément de commande 26 ayant une entrée connectée à la sortie 21 de l'appareil et des sorties respectivement connectées aux organes de commande de relais 22b, 23b, 24b. En pratique, l'appareil 20 comportera un ohmmètre 27 mettant l'opérateur à même de contrôler l'état de la ligne. Cet ohmmètre est relié à la sortie 21 de l'appareil 20 par l'intermédiaire d'un interrupteur 27a constitué par un relais à organe de commande 27b connecté à une sortie de l'élément de commande 26, et injecte normalement en continu dans la ligne 10 un courant continu constant pour indiquer, de manière classique, la valeur de la résistance électrique de la ligne. En outre, l'appareil 20 sera généralement associé à un dispositif 28 de détermination de la distance d du défaut devenu franc 13'relative- ment à l'entrée 12 de la ligne. Le dispositif 28, de type clas sique, est aussi symboliquement relié à la sortie 21 de l'appareil 20, par l'intermédiaire d'un interrupteur 28a constitué par un relais à organe de commande 28b connecté à une sortie de l'élément de commande 26. Le procédé de localisation de défaut conforme à l'invention, qui est exécuté par l'appareil 20 de la figure 1, sera compris en référence au graphe de la figure 2. L'état initial est supposé être celui où les interrupteurs sont tous ouverts, comme illustré. Au début, on fermez l'interrupteur 27e pour connaître, à la lecture de 1'ohmmèt,re , la résistance initiale Ro de la ligne et, par conséquent, l'importance du défaut.Par pure convention, on estimera qu'une ligne est en dérangement et réparable pour défaut imparfait correspondant à une résistance initiale inférieure à 250 KR. Au commencement du procédé selon l'invention, on ferme l'interrupteur 22e pour appliquer une haute tension Uo de faible intensité, destinée à amorcer un arc électrique entre les conducteurs 10a, 10b de la ligne 10 à l'endroit du défaut 13.A l'amorçage de l'arc, la résistance de la ligne diminuant, et compte tenu de la résistance interne du générateur 22, une chute de tension à la sortie 21 de l'appareil 20, représentative de la chute de la résistance de la ligne, va être détectée et, au-delà d'un seuil de tension U44 prédéterminé, l'élément de commande 26 réagit pour ouvrir l'interrupteur a et fermer l'interrupteur 23e. La ligne reçoit alors une moyenne tension U20 de moyenne intensité, destinée à fondre l'isolant 11 au niveau du défaut 13 sans inflammation de l'isolant. Cette phase de procédé est appelée "phase de brûlage".L'isolant fondant, la tension mécanique existant entre les conducteurs 10a et lOb va les attirer l'un vers l'autre et va diminuer en conséquence la résistance de la; ligne. De même que précédemment, cette diminution de la résistance de la ligne va correspondre à une diminution de la tension U20 et, au-delà d'un seuil de tension U prédéterminé, l'élément de commande 26 réagit pour ouvrir l'interrupteur 23a et fermer l'interrupteur 24a. Une basse tension Us0 de forte intensité est alors appliquée à la ligne, destinée à souder les deux conducteurs lOa, lOb entre eux à l'endroit 13. Cette phase est donc appelée "phase de soudage".Quand le soudage a lieu, la résistance de la ligne diminue considérablement et, par suite, ia valeur de U30 chute. Après une chute jusqu 'à une valeur U31 détectée par l'élément de commande 26, celui-ci ouvre l'interrupteur 24a. La phase classique de détermination de la distance d peut alors être effectuée efficacement avec une grande précision, en fermant l'intarrrupteur 28a. Les valeurs des tensions impliquées sont déterminées en pratique en fonction de la nature de la ligne et de conditions données. C'est ainsi, qu'éventuellement, avec le montage de la figure 1, la haute tension U1O peut oestre ajustée en fonction de la valeur de R9, la moyenne tension en fonction de la nature de l'isolant, de l'écartement des conducteurs,etc. Cependant, il est à noter qu'en l'absence d'un ajustage, l'élément de commande ajustera en conséquence, automatiquement, les durées des phases Jusqu'à la formation du défaut franc. De même, la phase de soudage peut astre transformée en coupure, si, à la suite du rapprochement des conducteurs, l'un d'eux au moins se casse.Cette coupure sera détectée par l'élément de commande 26, qui pourra régir en conséquence, et an tout cas par l'ohmmètre 27 Par ailleurs, les'valeurs limites des tensions UX1, U et U31 seront déterminées en fonction notamment de la résistance interne des générateurs et des résultats d'expérience. A titre d'exemple, Udo peut varier de 1 400 à 2 000 V, U de 600 à 800 V, et U30 peut être une tension nominale de 24 Vttoutes ces tensions étant continues. Toutefois, il est clair que l'invention peut s'appliquer aux tensions alternatives. Pour les valeurs de tension indiquées précédemment, on a observé las intensités suivantes.Lors de la phase d'amorçage la valeur moyenne d'intensité est de l'ordre de 10 mA, une intensité dépassant 100 mA faisant changer de phase ; lors de la phase de brûlage, la valeur moyenne est de l'ordre de 100 mA, une intensité supérieure à 300 mA faisant changer de phase ; et lors de la phase de soudage, une intensité de 4A termine le procédé de l'invention. De cette description il ressort que le procédé de l'in vention peut être aisément généralisé en remplaçant les générateurs 22, 23 et 24 par un générateur de tension et intensité variables, celles-ci étant ajustées en continu par un dispositif de commande réagissant aux variations de la résistance de la ligne jusqu'à l'obtention du défaut franc. On trouve sur la figure 3 un exemple de réalisation concrète du dispositif 20 représenté sur la figure 1. Les composants essentiels du dispositif 20 y sont référencés par les mêmes chiffres, à savoir les générateurs 22, 23 et 24 et le dispositif de commande 25. De même qu'à la figure 1, le dispositif de commande inclut l'élément de commande 26 et le relais (24e, 24b). Le relais (2Zá, 22b) diffère du relais (22a, 22b) de la figure 1 par son fonctionnement, celui-ci demeurant fermé durant les deux phases d'amorçage et de brûlage du fait de la structure commune des générateurs 22, 23 delta figure 3. Le relais (23'a, 23'b), fonctionne an inverse du relais (23a, 23b). L'ohmmètre 27 et le dispositif 28 ont été omis à la figure 3. Plus précisément, le générateur de basse tension 24 est une batterie d'accumulateurs. Les générateurs 22, 23 comprennent d'abord un oscillateur (à 7KHz par exemple) formé d'un amplificateur 30 dont la sortie est rebouclée par une résistance 31 à son entrée, celle-ci étant reliée à la terre par un condensateur 32. La sortie de l'oscillateur attaque une bascule JK, 33, divisant les signaux par deux et délivrant à ses deux sorties Q, Q des signaux symétriques en opposition de phase.La sortie de l'oscillateur commande en outre une bascule monostable 34 délivrant des impulsions de durée ajustable au moyen de la résistance variable 34a. Les signaux sortant de Q et Q sont respectivement modulés en fonction des impulsions sortant de la bascule monostable 34 par deux portes NON-ET 35, 36, dont les sorties respec- tives attaquent des amplificateurs 37, 38 à gain réglable, ajusté par l'élément de commande 26 via la connexion 39. Les sorties des amplificateurs 37 et 38 sont reliées au primaire 40a d'un transformateur 40 (un tore de puissance par exemple) à secondaire 40b. La bobine du primaire 40e a son point milieu relié à une tension de fonctionnement V, par l'interrupteur 22'a. Une extrémité du secondaire est mise à la terre via l'interrupteur 23-'a, tandis que l'autre extrémité comporte un dispositif de redressement-filtrage composé des condensateurs 41, 42 et des diodes 43, 44, 45, 46 et appliqué directement à la sortie 21a de l'appareil 20, l'autre 21b étant mise à la terre. Quant à l'élément de commande, il inclut un élément de traitement 47 et un système déterminant les seuils des tensions U44, U24 et U31qui est formé des trois amplificateurs différentiels 48, 49, 50 ayant une entrée commune reliée à la sortie 21a par l'intermédiaire du pont diviseur de tension 51, 52, et une autre entrée reliée à une tension de référence Vi par l'intermédiaire des résistances variables 53, 54, 55. En fonctionnement, l'interrupteur 22'a charge le transformateur 40. La tension U10 correspond à la fermeture de l'interrupteur 23'a, et la tension U20 à son ouverture, puisqu'alors le dispositif de redressement-filtrage fonctionne en redressement double alternance. L'intensité est aussi réglable par action sur 34e et sur les amplificateurs 37, 38. I1 est important que, dans le cas de moyens de commute- tion tels qu'illustrés sur les figures 1 et 3, cette commutation ne désamorce pas l'arcélectrique déclenché lors de la première phase du procédé. A cet effet, les relais électromécaniques illustrés à titre d'exemple sur les dessins doivent autre suffisamment rapides, compte tenu des paramètres tels que la nature du cible (écartement des conducteurs notamment), l'importance du défaut et la structure de l'appareil de localisation de ce-ddfaut. Sinon, il va de soi que ces relais devront être réalisés au moyen d'éléments électroniques tels que transistors et diodes selon des montages bien connus an soi. Par exemple, étant donné les intensités de courant importantes au niveau du relais 24a-24b, celui-ci sera de préférence réalisé par de tels éléments electroniques et sera commandé en fonction du courant que le générateur 24 injecte dans la ligne et qui est détecté par une résistance représentée sur la figure 3 en 56. L'élément de commande 26 réagira alors en fonction de la tension détectée aux bornes de la résistance 56 pour commander le relais 24a-24b ou son équivalent électronique. Par ailleurs, le montage du générateur 22, 23 illustré sur la figure 3 facilite l'utilisation des relais électromécaniques représentés. I1 va de soi que la présente invention est nullement limités aux modes de réalisation décrits qui ont été donnés à titre purement explicatif. En conséquence, tous moyens équivalents aux moyens ou modes de réalisation décrits, modifications ou variantes de ces moyens ou modes de réalisation font également partie de la présente inventiqn telle que définie par les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1; Procédé de localisation d'un défaut d'isolement sur une ligne électrique comprenant au moins deux conducteurs séparés par un isolant, du type comprenant l'application d'une haute tension sur la ligne, caractérisé en ce que ladite haute tension est destinée à amorcer un arc électrique entre les conducteurs et possède à cet effet une faible intensité, et en ce qu'il consiste, après l'amorçage dudit arc électrique, à diminuer la tension tout an accroissant l'intensité du courant en fonction de la résistance électrique de la ligne de façon à fondre ledit isolant à l'endroit du défaut, puis à souder les conducteurs entre eux ou à détruire au moins l'un d'eux à l'endroit du défaut. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la diminution de tension avec accroissement d'intensité est faite par paliers, comprenant successivement l'application d'une moyenne tension de moyenne intensité destinée à fondre l'isolant à l'endroit du défaut et d'une basse tension de haute intensité en vue de souder les conducteurs entre eux. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé an ce que la commutation suc.cessive'entre lesdites haute, moyenne et basse tensions est faite quand chacunede ces tensions tombe en dessous d'une valeur de seuil donnée. 4. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens générateurs de tension et courant variableset des moyens de commande réagissant à la résistance électrique de la ligne pour faire varier simultanément ladite tension d'une valeur maximale å une valeur minimale et ledit courant d'une intensité minimale & une intensité maximale. S. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens générateurs de tension comprennent trois générateurs délivrant respectivement une haute tension de faible intensité, une moyenne tension de moyenne intensité et une basse tension de forte intensité et en ce que les moyens de commande comprennent des moyens pour commuter ces générateurs en fonction des variations de la résistance de la ligne. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé an ce que la commutation est faite quand chacune desdites tensions tombe an dessous d'une valeur de seuil donnée. 7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de commutation précités ont une structure adaptée å éviter tout désamorçage de l'arc pendant le déroulement du procédé.