Brevet FR2536925A1 — publié le 19840601

l 2536925 DISPOSITIF DE PROTECTION D'UN EQUIPEMENT D'INJECTION SERIE SUR LE RESEAU La présente invention concerne un, dispositif de protection d'un équipement pour l'injection série de signaux de télécommande sur un réseau électrique, propre à agir lorsqu'apparaît une surtension entre deux au moins des conducteurs raccordant l'équipement au réseau. Ces équipements d'injection série comprennent généralement un générateur de fréquence pour l'élaboration des ordres de télécommande injectés sur le réseau et un shunt résonnant comportant une pluralité de condensateurs, ces matériels étant raccordés par des conducteurs à des transformateurs d'injection branchés sur le réseau électrique. En cas d'apparition d'un défaut sur le réseau se traduisant par un courtcircuit, des surtensions peuvent apparaître entre les conducteurs de raccordement, risquant d'endommager au moins le shunt résonnant. Actuellement il est connu de remédier à ce risque en branchant un éclateur en parallèle sur chaque condensateur d'accord sur la fréquence du réseau du shunt résonnant, les éclateurs s'amorçant dès qu'une surtension anormale apparaît à leurs bornes. Cette technique connue présente au moins deux inconvénients le premier est que seuls les condensateurs d'accord fréquence réseau sont protégés, le générateur ainsi que les condensateurs d'accord parallèle à la fréquence de télécommande 2 2536925 pouvant toujours subir quelque endommagement, en raison de l'importance des énergies mises en jeu,- et le second est que les éclateurs ne peuvent généralement fonctionner plusieurs fois de suite sans nettoyage, réglage et vérification intermédiaires. Dans ce contexte, le but de la présente invention est de proposer un dispositif assurant une protection efficace de l'ensemble des équipements d'injection, sans exiger un entretien contraignant. Le dispositif conforme à la présente invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de redressement des tensions apparaissant entre lesdits conducteurs, commun à ces conducteurs, un circuit de détection et de commande-relié au circuit de redressement et conçu pour détecter une surtension entre deux desdits conducteurs et pour produire au moins un signal de sortie en réponse à une telle surtension, un interrupteur électronique commandé, par exemple un thyristor, propre à court-circuiter lesdits conducteurs en réponse à un signal de sortie du circuit de détection et de commande, et, un interrupteur commandé à contact mécanique, par exemple un interrupteur à commande électromagnétique, également propre à court-circuiter lesdits conducteurs en -réponse à un signal de sortie du circuit de détection et de commande. Selon un mode de réalisation préféré, l'interrupteur électronique commandé est branché entre les bornes de courant redressé de polarités opposées du circuit de redressement et l'interrupteur commandé à contact mécanique est disposé en amont -du circuit de redressement par- rapport au réseau. Par exemple, le circuit de détection et de commande comporte une entrée reliée à un potentiel intermédiaire entre les potentiels respectifs des bornes de polarités opposées du -circuit 'de redressement, ce potentiel intermédiaire étant fourni par un diviseur de tension branché entre ces bornes. Pour obtenir une plus grande sécurité en cas de surtension, le circuit de détection et' de commande est conçu pour délivrer' à l'interrupteur électronique, en cas de surtension, un signal de commande composé de plusieurs impulsions. D'autres caractéristiques de Ilinvention seront décrites ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel la fiqure 1 est un schéma relatif à l'application de l'invention au cas d'un équipement d'injection série sur un réseau triphasé moyenne tension; et la tigure 2 est un schéma relatif à l'application de l' ilvention au cas d'un A'quipernent d'injection série sur neutre d'un réseau nasse tension. La figure i représente en I un shunt résonnant faisant partie d'un équipement d'émission de télécommande centralisée que l'invention vise à protéger contre les surtensions résultant d'un court-circuit sur le réseau. Ce shunt 1 est raccordé par trois conducteurs 2 A, 2 B, 2 C à trois transformateurs d'injection respectifs 3 A, 3 B, 3 C installés sur les phases respectives 4 A, 4 B, 4 C du réseau électrique. En cas de court-circuit sur le réseau, le courant sur chacun des conducteurs 2 A, 2 B, 2 C peut atteindre 6000 A efficaces tandis que la surtension -entre ces conducteurs peut dépasser 1800 V o Le dispositif de protection de l'invention comprend d'une part une combinaison de circuits désignée de façon générique par le chiffre de référence 5, et d'autre part un interrupteur 6 à contact mécanique et commande électromagnétique, existant éventuellement dans les installations de l'art antérieur Cet interrupteur 6 à contact mécanique est directement installé sur les conducteurs 2 A, 2 B, 2 C de façon à pouvoir court-circuiter directement ces conducteurs entre eux lorsqu'il est commandé. Ta combinaison de circuits 5 est raccordée par ses trois entrées 5 A, 5 B, 5 C aux trois conducteurs 2 A, _ q _ 2536925 2 B, 2 C, et comprend essentiellement un circuit de redressement des tensions triphasées DI à D 6, CT à C 6, un circuit de détection et de commande 7, un thyristor 8, et un diviseur de tension RI R 2. Le circuit de redressement DI à D 6, CI à C 6, est constitué par un pont de Graëtz connu en soi, utilisant des diodes DI à D 6 sur lesquelles sont montés, en parallèle, des condensateurs respectifs CI à C 6. Ce circuit de redressement comprend trois bornes de tensions alternatives constituées par les entrées A, 5 B et 5 C et deux bornes de tension redressée, 9 A, 9 B, de polarités opposées. Le thyristor 8 est monté en série avec une inductance de protection Ll entre les bornes 9 A, 9 B de tension redressée Une liaison RC à forte impédance relie la borne de tension redressée négative 9 B au point commun 10 du thyristor 8 et de l'inductance Ll. Un diviseur de tension par exemple à deux résistances Rl R 2 est branché entre le point commun, et la borne négative 9 B. Le circuit de détection et de commande comprend deux entrées 7 A et 7 B raccordées aux bornes de la résistance R 2 du diviseur de tension, une sortie 7 C reliée à la borne de commande ou gachette du thyristor 8, et deux sorties 7 D et 'i C reliées à - l'interrupteur 6. Lorsqu'il détecte entre ses bornes 7 A et 7 B une tension supérieure à un seuil prédéterminé, le circuit de détection et de commande 7 envoie des signaux sur ses sorties d'une part pour allumer le thyristor 8 et court-circuiter ainsi les conducteurs 2 A, 2 B et 2 C à travers le pont de Graëtz et d'autre part pour fermer l'interrupteur 6 et court-circuiter ainsi, de façon directe, ces mêmes conducteurs 2 A, 2 B, et 2 C. Les circuits de détection et de commande sont eux-mêmes bien connus de l'homme de l'art et il est donc inutile d'en donner ici une description détaillée. Le circuit 7 peut par exemple être essentiellement constitué par le détecteur de surtension MC 3523 de MOTOROLA et par un relais reliant électriquement entre elles les sorties 7 D et 7 E en cas de surtension. La liaison électrique des sorties 7 D et 7 E provoque la fermeture d'un chemin électrique -entre une alimentation et l'interrupteur 6, donc l'activation et la fermeture de cet interrupteur sur les trois conducteurs 2 A, 2 B, 2 C - En outre le circuit de détection et de commande 7 peut comprendre, pour sa sortie 7 C, un multivibrateur également connu en soi pour délivrer sur cette sortie, en cas de surtension, un signal d'allumage du thyristor qui se présente sous forme de plusieurs impulsions consécutives Cette caractéristique permet d'éliminer les conséquences -7 - néfastes d'un défaut d'allumage du thyristor à la première impulsion, ou de son extinction momentanée. L'intérêt de l'invention est le suivant lorsqu'une surtension apparaît, l'énergie mise en jeu peut être considérable et il importe de la canaliser très rapidement Le thyristor 8 joue précisément ce rôle, en court-circuitant les conducteurs 2 A, 2 B, 2 C à travers le pont de Graëtz. Le thyristor ne peut à lui seul canaliser toute l'énergie électrique mise en jeu Cependant son action est telle que la surtension est considérablement réduite au moment o l'interrupteur à contact mécanique 6, qui peut quant à lui supporter le courant de court-circuit, se ferme, 40 ms environ après l'apparition de la surtension, ce retard provenant de l'inertie de -cet interrupteur. Les conducteurs 2 A, 2 B, et 2 C étant court-circuités, la protection de l'équipement est totale. La figure 2 représente une variante simplifiée de l'invention applicable à un équipement d'injection- série sur le neutre d'un réseau basse tension -comprenant par exemple un générateur de fréquence 11 Ce générateur est raccordé par deux conducteurs 12 A, 12 B à un transformateur d'injection basse tension 13 installé sur le neutre 14 A d'une ligne 14 A, 14 B. s;_ 2536925 Le dispositif de protectiori comprend un pont de redressement ditodes D 7 à Dl branché entre les bornes à tension alternative 15 A, i B du générateur il, un interrupteur commandé à contact mécanique 1,5 susceptible de court-circ uiter les conducteurs 12 A, -12 B, un circuit de détection et de commande 17 et un thyristor 18 Le circuit de détection 17 et le thyvristor 18 sont montés en parallèle entre les bornes a tension redressée 19 A, 19 B du pont de diodes Le circuit de détection 17 reçoit -donc directement entre ses entrées 17 A, 17 B la tension redressée, sans l'utilisation d'un diviseur de tension Une sortie 17 C du circuit de détection et de commande est reliée à la Tachette du thyristor 18, tandis qu'une sortie 17 DE est reliée à l'interrupteur 16, l'action du circuit de détection 17 sur les éléments 16 et 18 étant la même que celle déjà décrite du circuit de détection 7 sur les éléments 6 et 8. L'homme de l'art pourra, sans sortir du cadre de la présente invention, imaginer pour celle-ci des modes de réalisation autres que ceux qui viennent d'être décrits Par exemple, des transformateurs de courant branchés sur les conducteurs 2 A, 2 B, 2 C et débitant sur une résistance à laquelle seraient reliées les entrées 7 A et 7 B du circuit de détection et de commande permettraient également de fournir à ce circuit l'information nécessaire à la détection par lui d'une anomalie justifiant une -action de protection D'autre part, il serait également possible par exemole, au lieu d'utiliser un thyristor unique branché entre les bornes communes de tension redressée 9 A, 9 B, de prévoir _ 9 _ 2536925 des couples de thyristors ou autres éléments semi-conducteurs commandés montés en opposition entre les couples de conducteurs voisins ( 2 A, 2 B et 2 B, 2 C) parmi les conducteurs -2 A, 2 B, 2 C, pour obtenir le courtcircuit commandé de ces conducteurs. - REVENDDICATIO'?S 1 Dispositif de protection d'un équipement ( 1) pour l'injection série de signaux de télécommande sur -un réseau électrique, propre à agir lorsqu'appara t une surtension entre deux au moins des conducteurs ( 2 A, 2 B, 2 C) raccordant l'équipement au réseau ( 4 A, 4 B, 4 C), caractérisé en ce qu'il comprend: un circuit de redressement (D 1 D 6, CI C 6) des tensions apparaissant entre lesdits conducteurs, commun à ces conducteurs, un circuit de détection et de commande ( 7) relié au circuit de redressement et conçu pour détecter une surtension entre deux desdits conducteurs et pour produire au moins un signal de sortie en réponse à une telle surtension, - un interrupteur électronique commandé ( 8) propre à court-circuiter ledsits conducteurs en réponse à un signal de sortie du circuit de détection et de commande, et, un interrupteur commandé à contact mécanique ( 6) également propre à court-circuiter lesdits conducteurs en réponse a un signal de sortie du cicuit de détection et de commande. 2 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'interrupteur électronique commandé ( 8) est branché entre les bornes de courant redressé de polarités opposées ( 9 A, 9 B) du circuit de redressement. :-: -3 Dispositif suivant la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'interrupteur'comlmandé à contact mécanique est disposé en amont du circuit de redressement -par rapport:au réseau( 4 A, ÈB, 4 C) 4 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de détection et de commande ( 7) ' comporte une entrée ( 7 A) reliée à un potentiel intermédiaire entre' les potentiels respectifs des bornes ( 9 N, 9 B) de polarités opposées du circuit de redressement, ce potentiel intermédiaire étant fourni par un diviseur de- tension (R 1 R 2) branché-entre ces bornes. Dispositif suivant l'une quelconque -des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de détection et de commande est conçu pour délivrer à l'interrupteur électronique, en cas de surtension, un signal de commande composé de plusieurs impulsions - 6 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'interrupteur électronique commandé est un semi-conducteur commandé, tel qu'un thyristor. 7 Dispositif suivant ltune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'interrupteur commandé à corntact micanique est un interrupteur à commande électromagnétique.