Brevet FR2647222A1 — publié le 19901123

DISPOSITIF DE CONTROLE POUR UN APPAREILLAGE SOUS ENVELOPPE METALLIQUE A ISOLEMENT GAZEUX. L'invention est relative à un dispositif de contrôle de la qualité d'isolation d'un gaz à rigidité diélectrique élevée, notamment d'hexafluorure de soufre, contenue dans une enveloppe étanche d'un appareillage électrique, comprenant deux électrodes formant un premier éclateur disposé dans ladite enveloppe et relié électriquement par une traversée étanche à des bornes extérieures à l'enveloppe, et une source de tension externe à l'enveloppe pour appliquer une tension d'essai audit premier éclateur. Un dispositif connu de contrôle du genre mentionné comporte un boîtier d'essai pour appliquer à l'éclateur une impulsion de tension prédéterminée. Ce boltier contient fréquemment des piles ou accumulateurs et un instrument de mesure dont le coût n'est pas négligeable. I1 est utilisable pour des contrôles périodiques, mais ne peut être installé à demeure sur chaque installation pour un contrôle à la demande. Son utilisation est basée sur la mesure de la tension de claquage et nécessite l'étalonnage périodique de l'appareillage de mesure. Le développement important des appareils ou cellules étanches scellés à vie et contenant un gaz à rigidité diélectrique élevée (SF6) à basse pression, pose le problème du contrôle du bon fonctionnement par l'utilisateur, en particulier de la présence d'hexafluorure de soufre dans l'enveloppe. Les dispositifs classiques de mesure de pression fournissent une indication permanente et sont peu couteaux, mais leur précision est insuffisante lorsque la pression dans l'enveloppe est faible et voisine de la pression atmosphérique. La présente invention a pour but de permettre la réalisationd'un dispositif de contrôle simple, fiable et autonome. Le dispositif de contrôle selon l'inventon est caractérlsé e ce que la source de tension est constituée par un générateur piezo-électrique autonome, actionné manuellement lors d'un contrôle et fonctionnant indépendamment de toute source auxiliaire de courant électrique pour appliquer simultanément une tension sur deux éclateurs, branchés en parallèle, dont le premier est incorporé dans l'enveloppe étanche et dont le deuxième se trouve à I'extérieur de l'enveloppe pour servir d'éclateur de reférence. Le générateur piezo-électrique est robuste et autonome, et son fonctionnement n'est pas affecté par des périodes d'inutilisation. I1 peut de ce fait être monté sur les enveloppes enfermant le milieu d'isolement gazeux et être actionné à la demande par l'utilisateur. Ce dernier dispose ainsi d'un moyen de contrôle de la qualité diélectrique du milieu d'isolement gazeux. La tension du générateur et ltécartement des électrodes de l'e-dateur sont bien entendu déterminés pour obtenir un amorçage lorsque la rigiditédiélectrique du gaz est inférieure à un seuil donné. L'appa=ition d'une décharge ou étincelle sur l'éclateur peut être détectée, par exemple à travers un hublot, et signale une rigidité diélectrique insuffisante. L'absence d'étincelle ne constitue pas un contrôle sur, cette absence pouvant être due à d'autres causes, en particulier à une défaillance du générateur piezo-électrique ou des connexions.Selon un développement de l'invention, on utilise une méthode comparative en connectant en parallèle de ltéclateur dans l'enceinte étanche, un deuxième éclateur disposé dans l'air atmvsphérique. En choisissant un seuil d'amorçage du deuxième éclateur juste supérieur au seuil de qualité minimale d'isolation, on vérifie que la tension de l'impulsion appliquée à l'éclateur dans l'enceinte est suffisante pour détecter une qualité d'isolation insuffisante. Si lors de l'actionnement du générateur piezo-électrique, aucun des deux éclateurs ne s amorcent, la tension appliquée est insuffisante et le dispositif de contrôle doit être vérifié. Un amorçage de l'éclateur extérieur uniquement indique la présence d'une tension suffisante et une bonne tenue diélectrique du SF6 à l'intérieur de l'enceinte. Le fonctionnement de l'éclateur intérieur uniquement signale par contre une qualité de l'isolation insuffisante. Le système basé sur la comparaison a comme avantage qu'il ne nécessite pas de mesure ni étalonnage, et que la valeur de l'impulsion de tension ne nécessite pas un réglage précis pourvu qu'elle soit supérieure à la tension d'amorçage minimale autorisée pour le gaz d'isolement. Le fonctionnement d'un éclateur ou la décharge peut être détecté visuellement par l'observation de ltétincelle mais cette observation peut être complétée ou remplacée, notamment lors d'une enceinte opaque, par tout autre indicateur telle qu'une lampe au néon connectée dans le circuit. Le générateur piezo-électrique est de préference fixé à demeure sur l'enveloppe, généralement métallique, en un emplacement facilement accessible, son boîtier ainsi que l'une des électrodes de l'e-dateur étant mis à la masse constitue par l'enveloppe. Une simple bougie d'un moteur à explosion peut constituer le ou les éclateurs. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté au dessin annexé dans lequel la figure unique représente schématiquement un dispositif de contrôle selon 1' invention. Sur la figure, une installation ou un appareil électrique blindé, notamment de moyenne tension, comporte une enveloppe étanche 10 confinant une enceinte 12 remplie d'un gaz à rigidité diélectrique élevée tel que l'hexafluorure de soufre à basse pression. L'enveloppe 10 est scellée à vie, ou tout au moines pour une longue période, par exemple d'une ou de plusieurs dizaines d'années. Le bon fonctionnement de l'installation, notamment des appareillages de coupure de courant logés dans l'enceinte 12, est tributaire de la qualité de l'isolation, en-l'occurrence de la présence et de la qualité de l'hexafluorure de soufre dans Irenceinte 12. L'enveloppe 10 présente un orifice taraudé 14 dans lequel est vissé d'une manière étanche, un éclateur 16 constitué par une bougie du type couramment utilisé dans les moteurs à explosion.La bougie 16 constitue une traversée d'un conducteur électrique 18 connecté à l'électrode centrale 20 de la bougie 16, la deuxième électrode 22 étant reliée à l'enveloppe 10 métallique constituant la masse. A l'extérieur de l'enveloppe 10 est fixé un générateur piezo-électrique 24, dont l'une des électrodes est connectée à la masse10, et dont 1 'autre électrode 30 est reliée à un commutateur 26. L'un'des contacts du commutateur 26 est relié par le conducteur 18 à l'éclateur 16. Une lampe au néon 32 est reliée d'une part, à l'autre contact du commutateur 26, et d'autre part à la masse 10. En parallèle de l'éclateur 16 disposé dans l'enceinte 12, est connecté un éclateur 34 extérieur à l'enceinte 12. L'éclateur 34 peut être une bougie disposée dans l'air atmosphérique, par exemple dans un compartiment 36 à la pression atmosphérique. Il peut également être constitué par un dispositif semi-conducteur. L'écartement des électrodes 20,22 de l'éclateur 16 logé dans l'enceinte 12, et la tension du générateur piezo-électrique 24 sont choisis de telle manière, que normalement, c'est à dire lorsque la qualité de l'isolation est suffisante dans l'enceinte 12, la tension appliquée par le générateur piezo-électrique 24 à l'éclateur 16 est insuffisante pour provoquer un amorçage. Inversement, lorsque la qualité de l'isolatíon, en ltoccurrence la rigidité diélectrique du gaz contenu dans l'enveloppe 12 est inférieure à un seuil donné, l'éclateur 16 s'amorce lors ae l'actionnement du générateur piezo-électrique 24. La tension d'amorçage de l'e-dateur extérieur 34 est supérieure à la tension d amorçage de l'éclateur intérieur 16, lorsque la qualité d'isolation est insuffisante. Le dispositif de contrôle fonctionne de la manière suivante: Lorsque l'utilisateur désire contrôler la qualité de l'isolation, en l'occurrence le bon état de fonctionnment de son installation ou de son appareil électrique, il place en un premier temps le commutateur 26 dans la position de droite sur la figure, pour vérifier le fonctionnement de ce générateur. En appuyant sur l'actionneur 28, la lampe aux néon 32 doit s'allumer si le générateur 24 est en bon état. Après cette vérification, il commute le commutateur 26 vers la gauche sur la figure, et actionne à nouveau le bouton 28 pour appliquer une impulsion de tension aux deux éclateurs 16,34 connectés en parallele.Lorsque la rigidité diélectrique du gaz dans l'enceinte 12 est suffisante, l'e-dateur intérieur 16 ne s'amorce pas et seul l'éclateur extérieur 34 s'amorce. Les amorçages peuvent être constatés à travers des hublots ou par tout autre moyen approprié. L'amorçage de l'e-dateur extérieur 34 constitue une indication fiable de la présence d'une impulsion de tension appropriée aux électrodes 20,22 de l'éclateur intérieur 16, le non-amorçage de ce dernier éclateur étant dans ce cas à attribuer à la bonne qualité de l'isolation. L'amorçage de l'éclateur extérieur 34 et le non-amorçage de l'e-dateur intérieur 16, constitue un test fiable du bon fonctionnement de l'installation.Si aucun des deux éclateurs 16,34 ne s'amorce, il faut en conclure une défectuosité du dispositif de contrôle nécessitant une révision. Lorsque la qualité d'isolation du gaz contenu dans l'enceinte 12 atteint un seuil minimal correspondant à celui d'un bon fonctionnement de l'installation, ltéclateur 16 intérieur s'amorce lors de l'actionnement du générateur piezo-électrique 24. Dans ce cas, la tension d'amorçage de l'éclateur extérieur 34 aui est supérieure à celle de l'éclateur intérieur 16 n'est pas atteinte, et l'e-dateur extérieur 34 ne s'amorce pas. Une comparaison simple des fonctionnements des éclateurs 16,34 permet ainsi un contrôle sur de la qualité d'isolation du gaz contenu dans l'enveloppe 10. Dans une installation simplifiée, la lampe au néon 32 ainsi que le commutateur 26 peuvent être supprimés. Une défaillance du générateur piezo-électrique 24 est dans ce cas signalée par le non-amorçage des deux éclateurs 16,34, ce non-amorçage signalant un mauvais fonctionnement du dispositif de contrôle pouvant être dû, soit alune défaillance des connexions, soit à celle du générateur piezo-électrique 24. La détection du fonctionnement des éclateurs 16,34 peut être réalisée par d'autres moyens, par exemple des appareils de mesure de tension, ou d'une manière particulièrement simple en insérant de la manière représentée en traits discontinus sur la figure, des lampes au néon 38,40, respectivement dans le circuit de connexion du générateur piezo-électrique 24 à l'éclateur intérieur 16, et à l'e-dateur extérieur 34. Dans ce cas l'enveloppe 10 peut être opaque, l'amorçage de l'e-dateur étant indiqué par la lampe au néon 38. L'ensemble est particulièrement simple et peut être actionné à tout moment approprié par l'utilisateur, pour vérifier le bon état de l'installation. L' invention est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit, mais elle s'étend à toute variante, notamment à celle dans laquelle le générateur piezoélectrique 24 serait incorporé dans un boîtier séparésqui serait connecté lors de l'essai aux éclateurs 16,34, et à celle dans laquelle seul l'éclateur intérieur à l'enceinte 12 est présent, le bon fonctionnement du dispositif de contrôle étant réalisé d'une manière différente. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle de la qualité d'isolation d'un gaz à rigidité diélectrique élevée, notamment d'hexafluorure de soufre, contenue dans une enveloppe (10) étanche d'un appareillage électrique, comprenant deux électrodes (20,22) formant un premier éclateur (16) disposé dans ladite enveloppe (10) et relié électriquement par une traversée étanche à des bornes extérieures à l'enveloppe et une source de tension externe à l'enveloppe pour appliquer une tension d'essai audit premier éclateur (16), caractérisé en ce que la source de tension est constituée par un générateur piezo-électrique (24) autonome, actionné manuellement lors d'un contrôle et fonctionnant indépendamment de toute source auxiliaire de courant électrique pour appliquer une tension d'essai au premier éclateur (16), insuffisante à son amorçage lorsque la qualité d'isolation du milieu d'isolement gazeux contrôlé est bonne et suffisante à un amorçage lorsque la qualité d'isolation est mauvaise. 2. Dispositif de contrôle selon la revendication1, caractérisé en ce que dans le circuit de connexion du générateur piezoélectrique (24) auxdites bornes est inséré un indicateur de décharge dudit premier éclateur (16), notamment une lampe au néon (38) qui s'allume lors d'une décharge. 3. Dispositif de contrôle selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième éclateur (34) disposé à l'extérieur de l'enveloppe (10) et connecté auxdites bornes en parallèle du premier éclateur (16) pour servir d'éclateur de référence, ledit deuxième éclateur (34) étant agencé pour s'amorcerà une tension juste supérieure à la tension d'amorçage du premier éclateur (16) lors d'une mauvais qualité d' isolation et à une tension inférieure à la tension d'amorçage du premier éclateur lors d'une bonne qualité d'isolation. 4. Dispositif de contrôle selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit deuxième éclateur (34) est disposé dans l'air ambiant. 5. Dispositif de contrôle selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit deuxième éclateur (34) est un semiconducteur. 6. Dispositif de contrôle selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit deuxième éclateur (34) est un éclateur à gaz. 7. Dispositif de contrôle selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'un indicateur de décharge, notamment une lampe au néon (40), est inséré dans le circuit de connexion du générateur piezo-électrique (24) au deuxième éclateur (34). 8. Dispositif de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le générateur piezo-électrique (24) est fixé à demeure sur ladite enveloppe (10). 9. Dispositif de contrôle selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comprend un commutateur (26) pour connecter le générateur piezo-électrique (24) à un indicateur de tension, notamment une lampe au néon (32) pour vérifier son bon fonctionnement. 10. Dispositif de contrôle selon l'une quelconque des revendicatioAs précédentes, caractérisé en ce que le premier (16) et/ou le deuxième (34) éclateur est une bougie dont la masse est reliée à l'enveloppe métallique (10).