Brevet FR2646714A1 — publié le 19901109

"Tore ouvrant de mesure de courant électrique" La présente invention concerne un tore ouvrant de mesure de courant électrique, notamment pour la détection des courants de défauts dans des câbles de réseaux électriques, ce tore de mesure de courant comprenant un anneau magnétique prévu pour être monté autour d'au moins un câble électrique et étant lui-même entouré, sur un certain secteur, par un bobinage relié à des conducteurs de sortie. Dans les réseaux électriques, un souci croissarit est d'améliorer la qualité de service, c'est-à-dire de diminuer le nombre de coupures du réseau, et de réduire la durée de ces coupures. Pour atteindre ce but, on améliore la qualité du matériel du réseau, et on essaye de localiser les pannes avec rapidité. A cet effet, on place sur le réseau, en certains points choisis, des tores de mesure de courant du genre indiqué en introduction, fonctionnant sur le principe d'un transformateur électrique, qui détectent les passages des courants de défauts et qui, éventuellement, mesurent des courants de ligne. Après traitement des signaux fournis par les conducteurs de sortie, une alarme est déclenchée sous forme visuelle, par émission radio ou sur le réseau commuté, pour signaler le défaut détecté. Un agent de permanence est ainsi prévenu de la panne et de sa localisation, et il peut alors prendre des mesures visant à atténuer les effets de cette panne, telles que : déconnexion de la partie défectueuse du réseau, et connexion de la partie saine par bouclage à un autre réseau. Un automatisme peut également effectuer la reconfiguration du réseau. Les tores de mesure de.courant sont généralement installés sur des câbles électriques isolés blindés, dans des caniveaux ménagés sous le niveau du sol, donc à des emplacements très humides et par conséquent corrosifs. Dans le cas de réseaux triphasés, on utilise Soit des tores entourant chacun individuellement un câble de phase, donc trois tores au total, soit un seul tore entourant l'ensemble des trois câbles de phases. Les câbles étant éventuellement blindés, les connexions de mise à la terre de toutes les extrémités de câbles doivent repasser isolées dans les tores, afin que les courants de défauts des câbles soient pris en compte. Les défauts ainsi détectés par les tores de mesure de courant peuvent être soit une surcharge sur une phase, soit un défaut homopolaire, c'est-à-dire l'écoulement d'un courant à la terre. Les câbles étant en général raccordés à tin appareil, on ne peut pas engager les tores par les extrémités de ces câbles, qui ne sont pas libres. Les tores doivent donc pouvoir s'ouvrir, pour que leur mise en place sur les câbles soit possible. Bien entendu, ces tores ouvrants doivent aussi pouvoir être refermés sur eux-mêmes pour assurer la continuité de lueur circuit magnétique. A cet effet, les tores ouvrants de mesure de courant actuellement utilisés sont généralement constitués dtun certain nombre de lames enroulées en tôle magnétique, sur lesquelles est emboîtée une bobine. La mise en place d'un tel tore autour d'un câble nécessite le développement des lames, puis la fermeture du circuit magnétique, constitué par ces lames, au moyen d'une bride rapportée. La précision du tore, et de la mesure effectuée à l'aide de ce tore, est dépendante entre autres de la longueur de chevauchement des- lames en tôle, et de la pression de serrage de la bride refermant le circuit magnétique, donc de la manipulation effectuée par le monteur ainsi que de la qualité des contacts au niveau du bridage. Dé plus, les lames en tôle magnétique sont très sensibles à la corrosion, et nécessitent un revêtement protecteur. Lorsque ces lames sont développées, le revêtement protecteur se craquelle et la protection n'est plus efficace. La corrosion commence alors, I'entrefer magnétique augmente et la précision de mesure diminue. Cet inconvénient est d'autant plus sensible que les tores de mesure de courant sont généralement installés dans des endroits très humides, comme indiqué plus haut. Par ailleurs, le dispositif de fermeture par bride, prévu sur les tores ouvrants de mesure de courant actuels, est peu pratique et nécessite des petites pièces auxiliaires telles que vis, écrous et rondelles, risquant d'être perdues en particulier si elles tombent au fond des caniveaux dans lesquels sont installés les tores en question. Ce dispositif de fermeture, d'utilisation peu commode, est en outre onéreux. Enfin, les tores existants ne possèdent aucun système de "détrompage'r permettant de les monter dans le bon sens sur les câbles, et aussi de brancher convenablement les conducteurs de sortie, de telle sorte que le montage soit fiable pour la réalisation de la mesure de courant. La présente invention vise à remédier aux inconvénients exposés ci-dessus, en fournissant un tore ouvrant de mesure de courant électrique amélioré sur de nombreux points, notamment pour la protection contre la corrosion, la simplicité de l'ouverture et de la fermeture, donc de la pose de ce tore sur un câble, ainsi que la précision et la fiabilité des mesures, d'autres avantages également obtenus étant mentionnés plus bas. A cet effet, l'invention a pour objet un tore ouvrant de mesure de courant électrique, du genre indiqué en introduction, qui est constitué d'au moins deux parties comprenant chacune une partie de l'anneau magnétique noyée dans une portion correspondante d'un corps annulaire isolant, et qui comprend en outre des moyens pour la liaison des parties du tore et pour la fermeture rapide de ce tore. De préférence, le tore ouvrant de mesure de courant électrique, objet de l'invention, est constitué de deux parties résultant d'une séparation faite sensiblement suivant un diamètre, avec une première partie de tore comportant une moitié de l'anneau magnétique et la portion correspondante du corps- annulaire isolant, et une seconde partie de tore comportant l'autre moitié de l'anneau magnétique, ainsi que le bobinage enroulé autour de cette moitié d'anneau magnétique, et la portion correspondante du corps annulaire isolant. Avantageusement, le raccordement et le départ des conducteurs de sortie sont1 eux aussi, noyés dans cette dernière portion du corps annulaire isolant, réalisé par exemple en resine. Pour tenir compte de la surépaisseur formée par le secteur particulier de l'anneau magnétique qui est entouré du bobinage, I'épaisseur moyenne du corps annulaire, dans sa portion appartenant à la seconde partie du tore, est supérieure à son épaisseur moyenne dans sa portion appartenant à la première partie du tore. Ainsi, vu, de face, le tore peut possèder notamment un profil délimité par un cercle intérieur et par un cercle extérieur non concentriques. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, les moyens de liaison des deux parties du tore et de fermeture rapide de ce tore sont réalisés sous la forme d'un collier ouvrant, avec une bande plate et flexible fixée aux deux parties du tore et avec, aux extrémités de ladite bande plate, des moyens de fermeture rapide sous la forme d'une boucle à genouillère élastique d'une part, et d'un crochet d'autre part, la boucle étant prévue pour coopérer avec le crochet. Des moyens sont en outre prévus, sur les deux parties du tore, pour positionner la bande plate et flexible appartenant aux moyens de liaison et de fermeture rapide. Ces moyens sont réalisables sous la. forme de paires de bossages, formées sur t l'extérieur des portions du corps annulaire correspondant aux deux parties du tore,' et délimitant des gorges recevant ladite bande plate et flexible. Selon une autre caractéristique de l'invention, la face intérieure du tore est pourvue de plusieurs tampons élastiquement déformables, prévus pour s'appliquer contre le ou les câbles autour duquel, ou desquels, est monté le tore. Ces tampons possèdent avantageusement un profil tubulaire. Les avantages du tore de mesure de courant selon l'invention, résultant de ses caractéristiques principales et secondaires définies ci-dessus, sont les suivants Dans les deux parties du tore, les moitiés correspondantes de l'anneau magnétique . sont enrobées dans la matière du corps isolant, et le bobinage lui aussi est enrobé dans cette matière. La solution proposée permet ainsi d'obtenir une protection particulièrement efficace contre la corrosion. En position fermée d'utilisation du tore, le serrage assuré par les moyens de fermeture rapide à genouillère fournit un effort dé pression élevé, et indépendant de l'opérateur, entre les faces d'extrémité correspondantes des deux parties du tore, L'effort exercé assurant un contact serré des extrémités des deux moitiés de l'anneau magnétique. Ce serrage, éventuellement complété par un graissage, empêche la corrosion au niveau des extrémités. De plus, les gorges définies entre les -bossages, sur le pourtour du tore, permettent un positionnement relatif précis des deux parties du tore, donc contribuent à l'obtention d'une grande précision géométrique qui, combinée avec la qualité du contact entre les extrémités des deux moitiés de l'anneau magnétique, procure une grande précision de mesure. Grâce aux moyens de fermeture rapide, la mise en place du tore autour d'un câble devient une opération simple et rapide ; l'ouverture du tore, en vue de son retrait, est elle aussi instantanée. La fermeture et l'ouverture effectuées manuellement à l'aide d'une genouillère, ne nécessitent aucun outil ni outillage. La manipulation du tore ouvert est également aisée, du fait que les deux parties du tore restent liées en permanence par une portion de la bande plate et flexible, appartenant aux moyens de liaison et de fermeture rapide, qui réunit ces deux parties à la manière d'une charnière en permettant leur écartement. Par ailleurs, le tore ne comporte aucune pièce ou partie détachable risquant de tomber et d'être perdue au cours des manipulations. Les tampons, prévus sur la face intérieure du tore, assurent automatiquement le centrage du tore relativement au câble. Grâce à leur profil de forme tubulaire, ces tampons ont une capacité de déformation importante, par écrasement dans la direction radiale du tore, et ils permettent la fixation d'un même tore sur des câbles ayant des diamètres divers. dans une plage de dimensions assez large. tout en conservant un effort de serrage sur le câble relativement constant. L'enrobage du départ et du raccordement des conducteurs de liaison évite toute erreur de sens de montage à ce niveau. Le raccordement électrique du tore est donc fiable, notamment si l'on prévoit un connecteur détrompé à l'extrémité extérieure des conducteurs de sortie, ainsi qu'un marquage sur le tore lui-même de son sens de pose correct par rapport au câble. De toute façon, I'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce tore ouvrant de mesure de courant électrique Figure I est une vue de face d'un tore de mesure de courant conforme à la présente invention, montré en position ouverte Figure 2 est une vue de face du tore de mesure selon la figure 1, montré en position fermée et mis en place autour d'un câble électrique; Figure 3 est une vue de côté de ce tore, correspondant à la figure 2. Le tore de mesure de -courant, représenté au dessin, est constitué d'un anneau magnétique 1, revêtu d'une couche souple par exemple en silicone, pour réaliser un isolement. Autour de cette couche isolante, sur un certain secteur de l'anneau 1, sont enroulées des spires formant un bobinage 2. L'ensemble formé par l'anneau magnétique 1 et par le bobinage 2 est enrobé dans une résine isolante formant un corps annulaire-3. L'épaisseur du corps annulaire-3, 'mesurée en direçtion radiale, est non pas constante mais variable, de manière à être plus forte dans le secteur comportant le bobinage 2, ce qui peut notamment résulter d'un profil général limité extérieurement et intérieurement par deux cercles non concentriques.L'anneau magnétique 1 est noyé dans le corps 3 sensiblement à mi-épaisseur, sur toute la longueur développée du tore. Une fois réalisé, le tore composé de l'anneau magnétique 1, du bobinage 2 et du corps annulaire 3 d'enrobage est divisé en deux parties, suivant une ligne de séparation diamétrale 4. Une première partie 5 du tore comprend une moitié la de l'anneau magnétique 1, et la portion correspondante 3a du corps 3. La seconde partie 6 du tore comprend l'autre moitié lb de l'anneau magnétique 1, le bobinage 2 enroulé autour de cette moitié d'anneau magnétique lb, et la portion correspondante 3b du corps 3. Les deux parties 5 et 6 du tore possèdent, vers leur extrémités respectives, des paires de bossagés 7, 8, 9 et 10 formées sur l'extérieur des portions correspondantes 3a et 3b du corps 3. Les paires de bossages 7 à 10 délimitent des gorges, prévues pour recevoir et guider un collier métallique ouvrant 11 constituant, à la fois, un moyen de liaison des deux parties 5 et 6 du tore, et un moyen de fermeture rapide de ce tore. Le collier métallique 11 comprend une bande plate et flexible 12, dont une zone intermédiaire est fixée aux deux parties 5 et 6 du tore, respectivement vers les paires de bossages 7 et 8, par exemple au moyen -de deux vis 13 et 14 (voir figure 3). On obtient ainsi une liaison permanente articulée entre les deux parties 5 et 6 du tore, permettant l'ouverture et la fermeture de ce tore sans séparation de ses deux parties 5 et 6. Les vis 13 et 14 ne sont pas serrées à fond, ce qui procure un degré de liberté du collier 11 relativement aux parties 5 et 6 du tore et permet une application toujours correcte des extrémités correspondantes de ces parties les unes sur les autres, en position de fermeture. A une première extrémité de la bande plate 12 est fixé un crochet 15, recourbé vers l'extérieur. A l'autre extrémité- de la même bande plate 12 est montée une boucle de fermeture 16, prévue pour coopérer avec le crochet 15. La boucle 16 est liée à la bande 12 par l'intermédiaire d'un levier 17, l'ensemble formant une double articulation 18,19 du type genouillère élastique. Sur la face incurvée intérieure du tore sont fixés, par exemple par collage, trois tampons élastiquement déformables 20,21 et 22. Les tampons 20, 21 et 22 possèdent un profil tubulaire et sont réalisés par exemple en caoutchouc souple. En position de fermeture du tore, ces tampons 20, 21 et 22 occupent des positions séparées par des intervalles angulaires réguliers de 1200. trois conducteurs de sortie 23, 24 et 25 sont raccordés àu bobinage 2, le raccordement de ces conducteurs audit bobinage 2 étant noyé dans la résine de la portion 3b du corps 3. Deux premiers conducteurs 23 et 24, transmettant le courant de mesure, aboutissent à un connecteur extérieur détrompé 26. Le troisième conducteur 25 est prévu pour une mise à la terre et aboutit à un autre connecteur 27 de type quelconque. L'ensemble réalisé comme décrit ci-dessus constitue un tore ouvrant, pourvu d'un dispositif d'ouverture et de fermeture rapide; dont tous les composants mécaniques et électriques sont liés les uns aux autres de manière inséparable. En position ouverte, montrée à la figure 1, les deux parties 5 et 6 du tore sont écartées du côté opposé à leur liaison articulée ; le tore ainsi ouvert peut être mis en place facilement autour d'un câble électrique. La figure 2 montre le même tore, mis en place autour d'un câble électrique 28 indiqué sommairement par son contour circulaire. Lors de la fermeture du tore, assurée rapidement par accrochage de la boucle 16 au crochet 15 sous l'action du levier 17, les trois tampons déformables 20, 21 et 22 sont-appliqués contre le câble 28 et sont plus ou moins écrasés contre ce dernier, de manière à positionner coaxialement le tore autour du câble 28. Si nécessaire, le tore peut aussi être instantanément ouvert pour être retiré du câble 28. Un marquage approprié, tel que la mention "HAUT" sur la face devant occuper une position supérieure, est apposé sur une partie 5 ou 6 du tore pour définir son sens de montage ; ce marquage se conjugue avec le connecteur détrompé 26 pour obtenir sans hésitation et sans risque d'erreur une connexion électrique convenable. Dans l'exemple illustré par la figure 2, le tore de mesure de courant est posé autour d'un câble 28 unique, qui est notamment un câble de phase dans un réseau triphasé. Ce tore de mesure peut aussi être prévu pour entourer l'ensemble des trois câbles de phases et du câble de terre ; seuls les défauts homopolaires sont alors pris en compte. Dans ce dernier cas, le tore peut être réalisé avec des dimensions plus importantes, et son positionnement sur l'ensemble des câbles est assuré par des tampons déformabies, tels que 20, 21 et 22 mais de configuration plus adaptée. Les tores de mesure de courant, objets de l'invention, sont prévus notamment pour être fixés sur des câbles électriques souterrains débouchant dans des postes "moyenne tension", qui peuvent être des postes d'étoilement, de dérivation, d'émergence ou de départ. Ces tores sont associés à une électronique de traitement, pour constituer un ensemble détecteur de défauts souterrains, pourvu aussi de moyens avertisseurs tels que voyants lumineux, signalant les défauts détectés. Un tel ensemble de détection bénéficiera généralement de la présence d'un système de télécommande qui permet d'alerter et d'agir sur la configuration du réseau; par télécommande manuelle ou informatisée ou par automatisme, en ouvrant ou fermant des disjoncteurs et des interrupteurs placés sur le réseau. Les tores de mesure de courant selon l'invention peuvent s'appliquer également à des lignes électriques aériennes isolées. Ces tores peuvent être utilisés, d'une façon plus générale, pour des mesures sur tous câbles électriques isolés, de diverses tensions, soit basse tension (inférieure à 10 kV), moyenne tension (de 10 à 60 kV) ou haute tension (supérieure à 60 kV), non seulement sur des réseaux triphasés mais aussi sur des réseaux monophasés. Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce tore ouvrant de mesure de courant électrique qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. REVENDICATIONS 1. Tore ouvrant de mesure de courant électrique, notamment pour la détection des courants de défauts dans des câbles de réseaux électriques, du genre comprenant un anneau magnétique (1) prévu pour être monté autour d'au moins un câble électrique (28) et étant lui-même entouré, sur un certain secteur, par un bobinage (2) relié à des conducteurs de sortie (23,24,25), caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins deux parties (5,6) comprenant chacune une partie (la,lb) de l'anneau magnétique (1), noyée dans une portion correspondante (3a,3b) d'un corps annulaire isolant (3), et en ce qu'il comprend en outre des moyens (11 à 19) pour la liaison des parties (5,6) du tore et pour la fermeture rapide de ce tore. 2. Tore ouvrant de mesure de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué de deux parties (5,6) résultant d'une séparation (4) faite sensiblement suivant un diamètre, avec une première partie de tore (5) comportant une moitié (la) de l'anneau magnétique (1) et la portion correspondante (3a) du corps annulaire isolant (3), et avec une seconde partie de tore (6) comportant l'autre moitié (lb) de l'anneau magnétique (1), ainsi que le bobinage (2) enroulé autour de cette moitié d'anneau magnétique (lob), et la portion correspondante (3b) du corps annulaire isolant (3). 3. Tore ouvrant de mesure de courant selon la revendication 2, caractérisé en ce que le raccordement et le départ des conducteurs de sortie (23,24,25) sont aussi noyés dans la portion (3b) du corps annulaire isolant (3) appartenant à la seconde partie (6) du tore. 4. Tore ouvrant de mesure de courant selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'épaisseur moyenne du corps annulaire, (3), dans sa portion (3b) appartenant à la seconde partie (6) du tore, est supérieure à son épaisseur moyenne dans sa portion (3a) appartenant à la première partie (5) du tore. 5. Tore ouvrant de mesure de courant selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il possède un profil délimité par un cercle intérieur et par un cercle extérieur non concentriques. 6. Tore ouvrant de mesure de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de liaison des deux parties (5,6) du tore et detfermeture rapide de ce tore sont réalisés sous la forme d'un collier ouvrant (11), avec une bande plate et flexible (12) fixée (en 13,14) aux deux parties (5,6) du tor-e et avec, aux extrémités de ladite bande plate et flexible (12). des moyens de fermeture rapide sous la forme d'une boucle à genouillère élastique (16,17,18,19) d'une part, et-d'un crochet (15) d'autre part, la boucle étant prévue pour-coopérer avec le crochet. 7. Tore ouvrant de mesure de courant selon la revendication 6, caractérisé en ce que des moyens (7,8,9,10) sont prévus, sur les deux parties (5,6) du tore, pour positionner la bande plate et flexible (12) appartenant aux moyens de liaison et de fixation rapide. 8. Tore ouvrant de mesure de courant selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de positionnement sont réalisés sous la forme de paires de bossages (7,8,9,10), formées sur l'extérieur des portions (3a,3b) du corps annulaire (3) correspondant aux deux parties (5,6) du tore, et délimitant des gorges recevant ladite bande plate et flexible (12). 9. Tore ouvrant de mesure de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que sa face intérieure est pourvue de plusieurs tampons élastiquement déformables (20,21,22), prévus pour s'appliquer sur le ou les câbles (28) autour duquel, ou desquels, est monté- le tore. 10. Tore ouvrant de mesure de courant selon la revendication- 9, caractérisé en ce que les tampons élastiquement déformables (20,21,22) possèdent un profil tubulaire. 11. Tore ouvrant de mesure de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'un connecteur détrompé (26) est prévu à l'extrémité extérieure des conducteurs de sortie (23,24). 12. Tore ouvrant de mesure de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qutun marquage est prévu sur le tore lui-même, pour définir son sens de pose correct par rapport au câble (28).