Brevet FR2573938A1 — publié le 19860530

Filtre limiteur de courant alternatif La présente invention concerne un filtre limiteur de courant alternatif. Dans les installations et réseaux électriques, les courants de défaut qui peuvent apparattre sont déterminés par les impédances naturelles des équipements en service au moment de l'apparition du défaut. Ces impédances sont généralement assez faibles et les courants de défaut peuvent atteindre des valeurs très supérieures aux valeurs nominales. Ceci oblige, pour éviter de graves détériorations des circuits, à donner au matériel un dimensionnement très supérieur à celui qui serait nécessaire aux régimes nominaux et à prévoir des appareils de protection suffisamment importants pour rester efficaces en présence de courants très élevés. La présente invention a pour but de procurer un dispositif de filtrage de courant alternatif susceptible, en cas de variation soudaine du régime électrique, de limiter la variation du courant de façon que tant les circuits eux-mêmes que les appareils de protection puissent n'être dimensionnés que pour des régimes de fonctionnement encore assez voisins des régimes nominaux. Le filtre selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur dont le primaire est en série entre les circuits d'alimentation et d'utilisation, et qui comporte un ou plusieurs secondaires supraconducteurs reliés aux bornes d'un ou plusieurs filtres électriques. Il répond en outre de préférence à au moins l'une des caractéristiques suivantes - Le ou les secondaires sont court-circuités sur eux-mêmes, le ou les filtres étant alors constitués par les impédances internes du transformateur, ou sur une inductance supraconductrice. - Il comporte plusieurs secondaires. - L'ensemble des circuits secondaires est contenu dans une enceinte cryogénique sans connexions électriques avec l'extérieur. - Une partie au moins d'un secondaire présente un courant critique inférieur à la valeur crête du courant de ce secondaire lorsque le primaire est alimenté à la tension du réseau. - Le primaire du transformateur est supraconducteur. L'invention tire parti du fait que l'impédance à vide d'un transformateur est très supérieure à son impédance en court-circuit, d'un facteur de l'ordre de 1000 dans les transformateurs classiques de puissance. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence à la figure unique du dessin annexé, un dispositif limiteur de courant sur un circuit monophasé. On comprendra cependant que l'invention s'applique également aux circuits polyphasés. Dans la figure, 1 et 2 désignent les bornes d'un réseau d'alimentation R, ou d'un alternateur, et 3 et 4 les bornes d'un réseau d'utilisation U. Sur le conducteur 5, soit en cuivre à la température ordinaire, soit supraconducteur, est intercalé le primaire 7 d'un transformateur à circuit magnétique 8 et secondaire 9. Ce secondaire est relié à un circuit filtre électrique 10, comportant une capacité 11 et une inductance 12. L'ensemble du circuit secondaire est maintenu dans une enceinte cryogénique 13. Ce circuit est supraconducteur, à l'exception de la capacité 11. Une partie au moins de ce circuit est construite de manière à présenter un courant critique peu supérieur au courant secondaire nominal. En outre, cette partie du circuit présente, quand elle est à l'état normalement conducteur, une impédance qui limite le courant secondaire du transformateur à une valeur très inférieure au courant nominal. De ce fait, lorsque le courant au primaire dépasse un seuil prédéterminé, le secondaire supraconducteur repasse à l'état normal, et le transformateur présente dans le circuit primaire une impédance voisine de l'impédance à vide, limitant ainsi le courant primaire à une valeur maximale. Le circuit 10 est par ailleurs un circuit résonant pour une fréquence déterminée fo, par ex. 50 ou 60 Hertz, égale à la fréquence du réseau d'utilisation. Etant supraconducteur, il présente à cette fréquence une impédance négligeable. Le transformateur 6 est donc en court-circuit et présente au primaire une impédance dont la partie active est négligeable et la partie réactive, qui peut être compensée par une capacité, est voisine de l'impédance en court-circuit du transformateur. Pour cette fréquence, le transformateur présente donc une impédance que l'on peut rendre négligeable. Au contraire, pour des fréquences supérieures, le circuit résonant se comporte comme une inductance et il est dimensionné de façon que, au-delà d'une certaine fréquence, il limite le courant secondaire à des valeurs négligeables devant sa valeur nominale. Le transformateur présente alors pour le circuit primaire son impédance à vide. On pourra donc réaliser, par exemple, un filtre présentant une impédance 1000 fois plus grande à 300 Hz qu'à 50 Hz et limitant le courant maximal primaire, même lors de certaines avaries (coupure du circuit secondaire) à une valeur prédéterminée. Le dispositif de l'invention permet ainsi - de ne plus dimensionner les appareils de protection et les circuits en général pour les courants de défaut naturels, mais pour une valeur notablement inférieure du courant primaire. - de limiter le courant au primaire, même en cas d'avarie grave du filtre limiteur, ce qui assure une grande sécurité de fonctionnement. - De limiter la transmission dtbarmoniques de courant du réseau~d'aliK mentation au réseau d'utilisation ou en sens inverse. REVENDICATIONS 1/ Filtre limiteur de courant alternatif, caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur (6) dont le primaire (7) est en série entre circuits d'alimentation et d'utilisation, et qui comporte un ou plusieurs secondaires supraconducteurs (9) reliés aux bornes d'un ou plusieurs filtres électriques (10). 2/ Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le secondaire est en court-circuit sur lui-même, le filtre étant alors constitué par les impédances internes du transformateur, ou sur une inductance supracondutrice 3/ Filtre selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs secondaires. 4/ Filtre selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'ensemble des circuits secondaires est contenu dans une enceinte cryogénique sans connexions électriques avec l'extérieur. 5/ Filtre. selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'unie partie au moins d'un secondaire présente un courant critique inférieur à la valeur crête du courant dudit secondaire lorsque le primaire est alimenté à la tension du réseau. 6/ Filtre selon l'une des revendications 7 à 5, caractérisé en ce que le primaire du transformateur est supraconducteur.