Brevet FR2526999A1 — publié le 19831118

Détecteur destiné à détecter le mauvais fonctionnement d'un appareil électrique isolé par du gaz. La présente invention est relative à un détecteur destiné à détecter un état anormal dans un appareil électrique isolé par du gaz et muni d'une chambre de détection du gaz décomposé fixée à sa paroi extérieure. Un appareil électrique, tel que des transformateurs, des disjoncteurs, etc., est contenu normalement dans une enceinte étanche à l'air, emplie d'un milieu isolant, ou d'un gaz halogéné tel que du SF6 gazeux. Quand l'appareil fonctionne mal, et fait en conséquence que le gaz halogéné est exposé à une énergie sous tension élevée produite par un arc ou par une décharge due au mauvais fonctionnement, le gaz halogéné se décompose et produit du gaz décomposé actif chimiquement. Comme le gaz décomposé a la propriété de détériorer l'appareil et de corroder le métal, il renforce encore l'état anormal de l'appareil et détériore rapidement le milieu isolant. Mais la surveillance régulière de la sortie du gaz décomposé par l'utilisation d'un tel phénomène rend possible de détecter l'état anormal de l'appareil, et d'empêcher des pannes. Les procédés de détection du gaz décomposé peuvent être classés grossièrement en deux groupes, à savoir, le procédé qui consiste à extraire un milieu gazeux isolant d'une enceinte et à analyser le gaz, et celui qui consiste à insérer une substance dans un milieu gazeux isolant contenu dans l'enceinte, le gaz décomposé étant détecté au fur et à mesure que la substance se transforme et se colore quand elle vient en contact avec le gaz. Ce dernier procédé se subdivise en outreen deux. Le procédé qui consiste à examiner la substance en la sortant de l'enceinte pour l'examiner visuellement, et celui qui consiste à observer la substance visuellement de l'extérieur de l'enceinte.Bien que ce qui est nécessaire soit seulement de munir l'enceinte d'un conduit ayant une vanne d'arrêt pour extraire le milieu gazeux isolant et bien que le milieu puisse être extrait facilement sans processus special, on se heurterait à beaucoup de difficultés pour l'analyse du milieu. En outre, le fonctionnement intempestif de la vanne peut faire qu'une grande quantité de gaz isolant se dégage, ce qui porte atteinte au fonctionnement de l'appareil lui-même, tandis que le gaz décomposé est très dangereux s'il est inhalé par l'opérateur, parce que ce gaz peut être nocif. On pallie bien entendu ces inconvénients si l'on effectue l'analyse du gaz par un chromatographe à gaz fixé à l'enceinte, pourvu que l'on ne tienne pas compte de l'inconvénient du coût de l'opération. Si l'on insère une substance dont la qualité ou la couleur se modifie au contact du gaz décomposé dans le milieu gazeux isolant se trouvant dans l'enceinte, la substance sera exposée au gaz décomposé produit. En conséquence, une fuite cTu gaz décomposé peut être détectée en observant visuellement la coloration ou la variation de qualité de la substance. Suivant les procédés connus, la substance mentionnée ci-dessus est introduite, par exemple, dans l'enceinte qui est ouverte périodiquement pour sortir la substance ou, sinon, la substance ,qui a été fixée à un arbre pouvant être sortie de l'enceinte alors que celle-ci est maintenue étanche à l'air, est insérée dans l'enceinte et en est retirée pour une observation visuelle ou pour une mesure. Cela permet d'avoir accès à une information relativement correcte. D'une manière générale, il est cependant nécessaire de faire sortir un milieu gazeux isolant et d'interrompre le fonctionnement de l'appareil électrique de manière à faire entrer et à faire sortir une substance, la structure de l'appareil devenant compliquée si la substance doit être entrée et doit être ressortie, alors que l'enceinte est maintenue étanche à l'air. Bien que l'appareil serait simplifié si la substance dont la couleur se modifie était observée visuellement à travers un hublot, ce dernier, s'il est souillé, donne lieu à des contradictions dans les observations ; en outre, le processsus ci-dessus s'est révélé avoir des déficiences quand il y a des variations entre les individus et en raison de la difficulté de détection quantitative qui est commune à tous les procédés d'obervation visuels. D'autres procédés consistent à envoyer de la lumière sur une substance dont la transmitivite et dont le facteur de réflexion se modifient quand la substance est exposée au gaz décomposé afin d'isoler le changement de lumière transmise et réfléchie sous la forme d'un signal électrique.Un autre procédé consiste à placer une substance, dont la qualité change quand elle est en contact avec du gaz décomposé et qui a des caractéristiques électriques différentes, entre des électrodes afin de mesurer la variation de sa résistance électrique, de sa constante diélectrique, etc-. Le procédé qui consiste à mesurer la variation des caractéristiques électri- ques est relativement simple, une mesure en continu et un enregistrement étant possibles, comme dans le procédé qui consiste à prélever la lumière transmise et réfléchie sous la forme d'un signal électrique. Mais la fiabilité d'un dispositif de détection n'est pas démontrée nécessairement dans le cas où ce dispositif, composé d'une substance dont les caractéristiques électriques se modifient, est placé dans un milieu gazeux isolant pendant longtemps. Il y a l'in convénient commun aux cas d'insertion de dispositifs détecteurs dans des enceintes, à savoir l'inconve- nient de nécessiter une place supplémentaire pour monter le dispositif détecteur dans l'enceinte, alors que la place pour mettre le dispositif détecteur est très limitée dans une telle enceinte contenant un appareil électrique sous haute tension. L'agencement ci-dessus présente un autre inconvénient en ce qu'il n'est pas possible de sortir, d'une manière simple, le dispositif détecteur pour examiner son état de fonctionnement. Compte tenu des inconvénients mentionnés cidessus, l'invention est telle qu'un dispositif détecteur, destiné à détecter du gaz des composés, est contenu dans une chambre de détection fixée à la paroi extérieure de l'enceinte d'un appareil électrique. En d'autres termes, l'un des buts de l'invention est de détecter tout le temps le gaz décomposé pendant le fonctionnement de l'appareil. Un autre but de l'invention est de procurer un détecteur destiné à détecter le mauvais fonctionnement d'un appareil électrique isolé par du gaz et qui est un dispositif détecteur qui peut en être sorti facilement et qui, en outre, peut être de n'importe quel type. On rdalise les objectifs mentionnés cidessus, en équipant un appareil électrique d'une chambre de détection de gaz décomposé fixée à la paroi extérieure d'une enceinte étanche à l'air contenant l'appareil et enfermant un milieu isolant ou un gaz halogéné, et en permettant à cette chambre de détection de communiquer avec l'enceinte, par l'intermédiaire d'une pellicule perméable au gaz décomposé produit par le gaz halogéné; et d'un dispositif détecteur destiné à détecter le gaz décomposé diffusant dans la chambre de détection. La pelli- cule perméable au gaz décomposé doit, de préférence, être en une résine fluorée, ou en une résine de polyimide.En comparaison d'une résine de polyimide, une résine fluorée jouit d'une perméabilité excellente, mais est inférieure à la résine de polyimide du point de vue de la résistance mécanique. On produira donc l'une ou l'autre, suivant la valeur de la pression d'un gaz à comprimer dans l'enceinte. En outre, une vanne d'arrêt doit être utilisée de manière à ce que la chambre de détection puisse communiquer avec l'atmosphère et puisse en outre être ouverte vers l'atmosphère au moyen d'un couvercle. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un exemple de détecteur destiné à la détection du mauvais fonctionnement d'un appareil électrique isolé par du gaz et conforme à l'invention, la figure 2 est une vue en coupe verticale d'un autre exemple de détecteur, et la figure 3 est une vue en coupe verticale illustrant une autre variante du détecteur. A la figure 1 est représentée une partie 1 d'une enceinte destinée à contenir un appareil électrique (non représenté), du SF 6 gazeux 2 y étant enfermé, sous des pressions de plusieurs atmosphères environ. Une pellicule perméable au gaz décomposé, en l'espèce une pellicule 4 en résine fluorée, en une matière de masse moléculaire élevée, est prise en sandwich entre les supports 3 ayant plusieurs trous 3a, et un tube 5 à section carrée dont une ouverture d'un côté est en regard de l'enceinte 1, sont fixés par des boulons 6 à une ouverture la pratiquée dans l'enceinte 1. Le tube 5 de section droite carrée forme une chambre de détection en recouvrant l'ouverture d'un côté par la pellicule 4.Une substance 8, dont la couleur se modifie au contact du gaz décomposé, est insérée dans la chambre de détection 7, et l'autre ouverture du tube 5 à section droite carrée est recouverte d'un couvercle 9 transparent tel qu'une plaque en résine acrylique ou en verre, peu affectée par le SF 6 gazeux. Le tube 5 à section droite carrée est également muni d'un conduit 10 et peut être ouvert à l'atmosphère en manoeuvrant une vanne d'arret 11. Un paquetage 12 est utilisé pour empêcher le gaz de fuir par les accessoires. La pellicule 4 de résine fluorée est presque imperméable à un gaz tel que SF 6, ayant une masse moléculaire assez grande. Mais la pellicule 4 permet au gaz de la traverser, à long terme, de sorte que les pressions dans l'enceinte 1 et dans la chambre de détection 7 s'équilibrent. Comme l'humidité contenue dans l'appareil et le gaz décomposé produit dans l'enceinte ont une masse moléculaire petite, ils passent facilement à travers la pellicule 4 de rés i- ne fluorée. En outre, comme on peut rendre la surface perméable suffisamment grande, le gaz décomposé diffuse facilement dans la chambre de détection.7 et modifie la couleur de la substance 8 en venant à son contact. En conséquence, en observant visuellement la substance 8 dont la couleur peut se modifier, à travers le couvercle 9, on peut détecter à chaque instant si du gaz décomposé a été produit.Le gaz,extrait de la chambre de détection 7 en ouvrant la vanne d'arrêt 11, peut être utilisé pour détecter la présence du gaz décomposé par intermittences. Le gaz qui peut être extrait de la chambre de détection 7 par la vanne 11 est égal, en quantité, à celui que la chambre 7 contenait. Même si le gaz s'échappe par la vanne, la quantité de gaz ne sera pas suffisamment grande pour etre nocive à l'homme. En d'autres termes, le gaz est sain. Si le gaz de la chambre de détection 7 en sort complètement, et si la pression interne est abaissée- à la pression atmosphérique, on peut ouvrir le couvercle 9 et prendre la substance, dont la couleur est modifiée, pour l'observer visuellement directement, et on peut en mesurer le poids.Quand le couvercle 9 de la chambre de détection 7 est relevé, le SF6 gazeux 2, ayant une masse moléculaire assez grande, passe difficilement dans la chambre de détection 7, parce qu'il a été séparé par la pellicule 4 de résine fluorée ; ainsi, on peut ne pas tenir compte de la pénétration du gaz pendant un temps bref seulement. Pendant l'opération ci-dessus, il n'est pas nécessaire d'extraire le SF6 gazeux de l'enceinte 1 et, en conséquence, l'appareil électrique contenu dans l'enceinte 1 peut fonctionner normalement en continu, puisque le gaz n'est pas enlevé. En remettant simplement le couvercle 9 et en fermant la vanne 11, on peut rétablir le fonctionnement normal, la détection habituelle de conditions anormales pouvant etre effectuée visuellement à travers le couvercle 9. La figure 2 illustre un second exemple. A la figure 2, comme dans le cas du premier exemple, une pellicule 4 de résine fluorée est utilisée pour recouvrir une ouverture d'une enceinte 1 enfermant du SF6 gazeux pour séparer l'enceinte d'une chambre de détection 7 fixée à la paroi extérieure de l'enceinte 1. Mais la pellicule 4 de résine fluorée est prise en sandwich entre un support 3, ayant plusieurs trous 3a et le fond d'un tube 5 à section carrée formant la chambre de détection 7, et est supportée par eux, plusieurs trous 5a étant également ménagés dans le fond. Dans la chambre de détection 7, il y a un dispositif détecteur dont les caractéristiques électriques et optiques se modifient quand il est exposé à du gaz décomposé, et on mesure la variation de ces caractéristiques par un instrument de mesure monté à l'extérieur.Dans cet exemple, un dispositif détecteur 13, destiné détecter le gaz décomposé, en fonction de la variation des caractéristiques électriques, est inséré dans la chambre de détection 7 et des fils conductéurs 15 fixés aux extrémités d'électrodes 14 vont à un instrument de mesure 17 en traversant des traversées 16 qui traversent un couvercle 9'. La chambre de détection 7, comme illustrée dans le premier exemple, débouche à l'atmosphère au moyen d'une vanne 11 sur un conduit 10. Puisque l'un des supports prenant en sandwich la pellicule perméable au gaz des composés et le tube de section droite carrée formant la chambre de détection sont d'une seule pièce, la possibilité de fuite de gaz est diminuée et le montage est simplifié,parce que le nombre de matériaux utilisés pour le montage peut être diminué.En outre, le couvercle destiné à recouvrir l'autre ouverture de la chambre n'a pas besoin d'être transparent. La variation des caractéristiques électriques du dispositif de détection peut être mesurée en permanence, ou par intermittences, et enregistrée pendant le fonctionnement de l'appareil suivant l'invention. Puisque la chambre de détection est blindée par le support de la pellicule perméable au gaz, la chambre n'est pas affectée par la tension élevée du coté de l'appareil. En outre, cette détection peut être effectuée librement en faisant sortir le gaz de la chambre de détection et en enlevant le couvercle pendant le fonctionnement de l'appareil. La figure 3 se rapporte à un troisième exemple. Dans cet exemple, une pellicule 4 de résine fluorée, prise en sandwich entre des supports 3 et en plusieurs trous 3a, est montée de manière à ce que la pellicule soit fixée indépendamment par des boulons 6 à une enceinte 1 afin de recouvrir une ouverture la de l'enceinte 1 qui enferme du SF6 gazeux 2. La chambre de détection 7 est formée d'un tube de section droite carrée 5 issu du fond et d'un rebord 5b autour de son ouverture et est fixeé à la paroi extérieure de l'enceinte par des boulons 18 de sorte que la chambre puisse recouvrir les supports 3 prenant la pellicule 4 de résine fluorée en sandwich. Comme dans le cas du second exemple, on peut insérer n'importe quel type de dispositif de détection 13 dans la chambre de détection 7, pour faire des mesures en continu ou par intermittences, et pour enregistrer pendant le fonctionnement de l'appareil. En outre, le tube de section droite carrée 5, avec le fond, peut être enlevé librement à volonté pendant le fonctionnement de l'appareil, pour vérifier le dispositif de détection 13. Il va sans dire, comme illustré dans le premier et dans le deuxième exemples, qu'il est possible de monter un conduit muni d'une vanne, permettant de communiquer avec l'atmosphère et d'utiliser le fond du tube de section droite carrée comme couvercle qui peut être relevé. L'invention concerne donc un détecteur muni d'une chambre de détection séparée d'une enceinte contenant un appareil électrique isolé par du gaz, par une pellicule perméable au gaz décomposé, mais imperméable au gaz enfermé, la chambre de détection étant fixée à la paroi extérieure de l'enceinte. Le dispositif de détection connu détecte ensuite le gaz décomposé qui diffuse dans la chambre de détection, de sorte que le détecteur détecte le mauvais fonctionnement de l'appareil électrique, en détectant le gaz décomposé et est utilisé ainsi pour prévenir tout dérangement. Dans ce détecteur, il n'y a pas de substance jouant un rôle dans cette détection qui soit insérée dans une enceinte contenant un appareil électrique, l'appareil n'étant pas soumis à la délimitation d'un espace pour l'insertion d'une substance et pour la mise sous une tension élevée. En outre, comme le gaz décomposé diffuse doucement dans la chambre de détection, le gaz est détecté rapidement, sans difficulté. L'observation visuelle et la mesure pour détecter le gaz décomposé peuvent être faites en continu, ou par intermittences, même pendant le fonctionnement d'un appareil électrique ; en outre, l'intérieur de la chambre de détection peut être vé rifié en ouvrant la chambre à n'importe quel moment pendant le fonctionnement de l'appareil. Ainsi, le détecteur suivant l'invention a une efficacité bien meilleure. REVENDICATIONS 1. Détecteur destiné à détecter le mauvais fonctionnement d'un appareil électrique isolé par du gaz, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de détection (7) du gaz décomposé ,fixée à la paroi extérieur d'une enceinte (1) étanche à l'air contenant l'appareil électrique et enfermant un milieu isolant (2) tel qu'un gaz halogéné, et pouvant communiquer avec l'enceinte (1) par l'intermédiaire d'une pellicule (4) perméable au gaz décomposé produit par le gaz halogéné (2), et un dispositif détecteur (13) destiné à détecter le gaz décomposé qui diffuse dans la chambre de détection (7). 2. Détecteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pellicule (4) perméable au gaz décomposé est en une résine fluorée. 3. Détecteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pellicule (4) perméable au gaz décomposé est en une résine de polyimide. 4. Détecteur suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la chambre de détection (7) peut communiquer avec l'atmosphère par un conduit (10) muni d'une vanne d'arrêt (11). 5. Détecteur suivant la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la chambre de détection (7) est rendue étanche à l'air par un couvercle (9), de maniere à ce que cette chambre (7) puisse être ouverte à l'atmosphère si le couvercle (9) est relevé.