Brevet FR2533081A1 — publié le 19840316

La présente invention concerne un dispositif autonome de protection pour poste d'énergie à courant alternatif polyphasé, comprenant un disjoncteur-, des moyens d'actionnement du disjoncteur, des transformateurs de courant pour recueil lir les courants des phases des moyens redresseurs des courants fournis par les transformateurs, des moyens bouclés sur les moyens redresseurs pour créer et stocker une énergie d'alimentation des moyens d'actionnement du disjoncteur, et des moyens agencés pour commander les moyens d'actionnement du disjoncteur en cas de défaut. Un tel dispositif est destiné à ouvrir les pâles du disjoncteur en cas de défaut homopolaire > bîphasé ou triphasé. On connalt déjà un tel dispositif, par la demande de brevet français 75 30479, dans lequel les moyens de commande des moyens d'actionnement du disjoncteur sont insérés dans la boucle des moyens redresseurs et des moyens de création et de stockage d'énergie, et comprennent des moyens interrupteurs à lame souple ou relais Reed, dont le contact se ferme en cas d 'augmentation de courant dans la boucle Toutefois, il s'agit, d'une part, d'interrupteurs électromécaniques possédant les inconvénients liés à leur nature, notamment à leur usure et à leur faiblesse par exemple aux vibrations.D'autre part, ces interrupteurs fonctionnent comme des détecteurs de seuil de courant, mais qui sont -sensibles à la valeur moyenne du courant Et cette valeur moyenne dépend du défaut contre lequel la protection doit être assurée. Pour un défaut triphasé, le courant parcourant la boucle est treks peu ondulé et sa valeur moyenne n'est que très légèrement inférieure à sa valeur--- crête I1 l'est davantage pour un défaut biphasé et plus encore pour un défaut homopolaire, si bien que la valeur moyenne du courant redressé parcourant la boucle n est pas la meme selon qu'il s'agit de l'un ou l'autre des types de défaut En conséquence, 1' actionnement du disjoncteur ne peut pas intervenir pour les mêmes seuils de courant. Il en résulte des erreurs homopolaire-triphasé et biphase-triphase' importantes. Meme si le défaut homopolaire est traité séparément par un interrupteur particulier, on ne peut pas s'affranchir de l'erreur biphasé-triphasé. La présente invention vise à pallier ces inconvénients. A cet effet, la présente invention concerne un dispositif du type mentionne ci-dessus, caractérisé par le fait que les moyens de commande des moyens d'actionnement du disjoncteur sont agencés pour détecter la valeur crête du courant de défaut redressé. Ainsi, les valeurs crête des courants de défaut, et qu'il s'agisse d'un défaut homopolaire, biphasé ou triphasé, étant les memes, l'actionnement du disjoncteur par le dispositif de l'invention s'effectue au-delà d'un seul et même seuil, évitant par conséquent toute erreur constatée avec le dispositif de l'art antérieur. Dans une forme de réalisation préférée du dispositif de l'invention, les moyens de commande comprennent des moyens ré- sistifs. Dans ce cas, une première résistance de commande pour défauts biphasé et triphasé est avantageusement insérée dans la boucle des moyens de création et de stockage, et il est prévu une deuxième résistance de commande pour défaut homopolaire, raccordée à un transformateur d'isolement, bouclé sur les moyens redresseurs. L'invention offre finalement une solution statique, de fiabilité accrue, sans erreur de mesure. du signal de défaut. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation préférée du dispositif de l'invention, en référence à la figure unique qui représente le schéma électrique du dispositif. Le dispositif représenté sur la figure 1 comporte trois transformateurs de courant 1 2, 3, qui ne sont pas directement les transformateurs -placés sur les phases du poste d'énergie triphasé, mais des transformateurs intermédiaires destinés à créer un isolement supplémentaire Ils n'en recueillent pas moins des courants représentatifs de ceux de ces phases. Un pont redresseur hexaphasé 4 est alimenté par ces transformateurs 1, 2, 3. Le courant issu du pâle positif du pont 4, et circulant dans la ligne 5, traverse une résistancé 6, une résistance 7, un transistor 36, en montage Darlington, et retourne au pâle négatif "du pont 4 par la ligne 8. A l'origine, toutes les grandeurs électriques sont nulles et le transistor 36est bloqué. La tension entre les lignes 5 et 8 est également nulle. En cas d'apport de courant, celui-ci charge progressivement un condensateur 11, branché entre les lignes 5 et 8, et, lorsque la tension devient suffisante, le courant traverse une diode Zener 10 montée en parallèle sur les lignes 5 et 8, en série avec le transistor 32 ainsi que la base et l'émetteur du transistor 36,le transistor 36 devient conducteur et il circule finalement un courant dans une boucle constituée du pont 4, des résistances 6 et 7 et du transistor 36.La tension entre les lignes 5 et 8 est stabilisée et devient égale à la tension de la diode Zener 10, de valeur constante, dans laquelle il ne circule qu'une faible partie du courant. La chute de tension aux bornes de la résistance 7, de valeur ohmique suffisante, permet d'effectuer une télémesure indiquant l'état de charge du réseau. Au contraire, la valeur ohmique de la résistance 6 ne permet qu'une mesure destinée à être amplifiée et traitée pour assurer la protection requise. En d'autres termes, dès apport de courant, et sans l'aide d'une source extérieure, c'est-à-dire de façon autonome, on crée et on stocke d'abord, à l'aide du condensateur 11, une énergie d'alimentation des moyens d'actionnement du disjoncteur, dont il va être question plus loinJ et dont on pourra disposer au moment de l'actionnement. Lorsque le courant dans la boucle devient trop important, la chute de tension dans la résistance 7 devient égale à la tension stabilisée par la diode Zener 10, et le transistor 36 se sature, c'est-à-dire que la tension entre son collecteur, relié au pâle négatif (ligne 8) du pont redresseur 4, et son émetteur, relié -à la résistance 7, devient pratiquement nulle. Si le courant augmente encore, la tension entre les lignes 5 et 8 dépasse la tension de la diode Zener 10, jusqu'à ce que la diode Zener 12, dont la valeur de tension a été choisie légèrement supérieure à celle de la diode 10, est connectée en parallèle, avec un autre transistor Darlington 13, suer le circuit de la diode Zener 10 et du transistor Darlington 36, devienne conductrice. Le surplus de courant issu du pôle positif (ligne 5) du pont 4 traverse alors directement le transistor 13 pour retourner au pôle négatif (ligne 8). Le circuit 12, 13 assure un rôle d'absorption des fortes surcharges. Le point commun entre les résistances 6 et 7 est le zéro de référence électrique du dispositif, c'est-à-dire la masse, représentée en 14. La chute de tension aux bornes de la résistance 6 est donc représentative du courant redressé issu de la ligne triphasée. Un amplificateur 15, connecté entre la masse 14 et la ligne 8 du pâle négatif du pont 4, par l'intermédiaire d'une diode Zener 16 de grande précision et de grande stabilité raccordée à son entrée positive, et dont le rapport de contreréaction est fixé par deux résistances 35, fourniten sortie, sur la ligne 17, une tension négative précise de référence. Un amplificateur 18, connecté entreola mesure et la ligne de référence 17, délivre une tension de sortie multiple de la tension disponible aux bornes de la résistance 6, avec un rapport dlamplification fixé par les résistances 19, 20, l'entrée positive de l'amplificateur étant reliée à la mesure et à la ligne 17 par une résistance 30- et une résistance 31, res- pectivement, et l'entrée négative, à la masse par une résistance 19, l'entrée négative et la sortie de~l'amplificateur 18 étant réunies par une résistance 20. La tension aux bornes de la résistance 6 est donc amplifiée par l'amplificateur 18, et son niveau continu est décalé négativement de la valeur de-la tension de la ligne 17, pour pouvoir disposer d'une tension exploitable dans la gamme de mode commun d'un amplificateur opérationnel. La description effectuée jusqu'ici concerne la partie du dispositif destinée à assurer la protection contre les défauts biphasé et triphasé. Si la valeur moyenne du courant de défaut triphasé est plus élevée que celle du courant de défaut biphasé, la valeur crete de ces deux courants est la meme, et c'est elle qui est détectée par un amplificateur détecteur de seuil 21. Son entrée positive est reliée à la masse et à la ligne 17 respectivement par deux résistances 22, 23, constituant un diviseur de tension, fixant le seuil de référence au-delà duquel la protection doit etre assurée, et son entrée négative, à un potentiomètre 24, permettant de régler le niveau d'intensité de déclenchement. Dès que, le sommet des ondes du courant redressé dépasse le seuil fixe, l'amplificateur 21 délivre une impulsion qui initialise un organe temporisateur 25, qui, à son tour, dé-bloquera ensuite un thyristor 26 qui va créer un courant dans la bobine 27 d'un électro-aimant, appelé ici percuteur. Ensuite, l'énergie stockée dans le condensateur 11 continuera d'alimenter la bobine 27 et le noyau de l'électro-aimant pourra enfin actionner une gâchette pour faire ouvrir les pôles du disjoncteur, ces organes n'étant pas représentés car connus, ce qui assurera la protection requise. C'est ce signal recueilli aux bornes de la résistance 6, amplifié et traité, qui constitue le signal de commande des moyens d'actionnement du disjoncteur, c'est-à-dire du percuteur, l'énergie créée et stockée par le condensateur 1-1 n'étant pas suffisante pour créer un courant dans la bobine 27. Ainsi, on crée et stocke d'abord une énergie d'alimentation, avant de commander le déclenchement de la protection, au-delà d'un seuil et d'une temporisation déterminés. En ce qui concerne la protection contre le défaut homopolaire, elle est traitée séparément avec un quatrième et dernier transformateur d'isolement 28 relié au primaire, au point neutre des transformateurs 1, 2, 3 et à un point milieu d'un circuit redresseur homopolaire 32, relié en parallèle au pont hexaphasé 4, et, au secondaire, à un circuit de traitement 29, comprenant un filtre d'harmoniques et une unité de détection à seuil identique à celle décrite plus haut en férence aux éléments 6 (déteion du signal), 18 (amplificateur du signal), 21 (détection dewuil) et à leurs éléments associés.Le circuit de traitement 29 est raccordé à la sortie, au thyristor 26, par l'intermédiaire de l'organe temporisateur 25 et d'un circuit, comprenant, dans le cas repré senté, deux diodes 33, 34, permettant d'actionner le tempo risateur 25 par l'un ou l'autre des circuits de commande. Ce circuit 29 ne comporte pas de boucle, comme celle décrite en référence aux éléments 4, 6, 7 et 36 ci-dessus. Car quand la résistance de détection du circuit 29 est parcourue par un courant, la boucle en question l'est également, Si bien que énergie d'alimentation est déjà créée et stockée dans le condensateur 11 du circuit de traitement des défauts biphasé et triphasé décrit plus haut. En d'autres termes, si le cir- cuit de traitement de défaut homopolaire fonctionne, c'est que l'autre circuit de traitement de défauts biphasé et tri- phasé est également alimenté. Il ne fonctionne pas pour donner un ordre au temporisateur 25 par le détecteur 21, car c'est le détecteur 29, beaucoup plus sensible en cas de défaut homopolaire, qui fonctionne d'abord. Il est clair que la résistance de détection 6 pourrait être utilisée aussi comme résistance de télémesure. Revendications 1. Dispositif autonome de protection pour poste d'énergie à courant alternatif polyphasé, comprenant un disjoncteur, des moyens (27) d'actionnement du disjoncteur, des transformateurs de courant (1,2,3) pour recueillir les courants des phases1 des moyens (4) redresseurs des courants fournis par les transformateurs (1,2,3), des moyens (5, 7, 36,10, 11, 8) bouclés sur les moyens redresseurs (4) pour créer (10) et stocker (11) une énergie d'alimentation des moyens d'actionnement (27), et des moyens agencés pour commander les moyens d'actionnement (27) en cas de défaut, dispositif caractérisé par le fait que les moyens de commande (6,29) des moyens d'actionnement (27) sont agencés pour détecter la valeur crête du courant de défaut redressé. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de commande comprennent des moyens résistifs (6). 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens résistifs comprennent une première résistance (6), de commande pour défauts biphasé et triphasé, insérée dans la boucle'deys moyens de création et de stockage de l'énergie d'alimentation des moyens d'actionnement (27) et une deuxième résistance de commande (29) pour défaut homopolaire raccordée à un transformateur d'isolement (28) bouclé sur les moyens redresseurs (4). 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les moyens d'actionnement (27) sont commandésopar un thyristor (26), agencé pour être débloqué par les résistances de commande (6, 29) par l'intermédiaire de moyens d'amplification (18, 29) et de détection à seuil (21, 29). 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel sont prévus des moyens (15) agencés pour délivrer une tension de référence aux moyens d'amplification (18, 29) et de détection à seuil (21, 29). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel un circuit (12, 13) d'absorption des fortes sur charges est branché en parallèle sur les moyens (10, 36! de création de l'énergie d'alimentation des moyens d'actionnement. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel est prévue une résistance (7) de télémesure.