Brevet FR2665031A1 — publié le 19920124

La présente invention a pour objet la protection des lignes bifilaires utilisées dans le domaine des installations dites de "courants faibles" contre les effets des surtensions et des surintensités d'origines atmosphériques ou autres. Le dispositif a été bien entendu étudié pour ne pas perturber la transmission sur les liaisons équilibrées symétriques du fait de son raccordement à la "terre La présente invention est organisée pour assurer une protection à plusieurs étages,mais simplifiée pour la rendre plus attractive sur le plan concurrentiel par rapport aux dispositifs connus,et elle est illustrée par la planche 1/1 dans ses dessins (D1),(D2),(D3). Le dispositif présente une entrée (E) raccordée à la ligne de transmission et une sortie (S) raccordée à l'appareil à protéger. Le dessin (Dl) représente le dispositif complet avec un étage à réponse rapide (A) équipé de deux varistances G-NOV (1 et l'),composants électroniques dont les courants il et il'sont nuls à la tension de service et deviennent totalement passantes dés atteint la tension de renversement choisie.Cette tension appliquée à ltentrée (E) du dispositif sur l'un ou'l'autre ou sur les deux conducteurs,et dont un des points de référence est la -"terre"(4),établit un courant dans (1 et 1') quasi instantané écoulant à la "terre"(4) une petite partie de la charge emmagasinée dans la ligne.Les résistances bobinées( 2 et 2')de l'étage (B) ralentissent cet écoulement et par l'effet d'inductance favorisent l'élévation du potentiel aux bornes de l'éclateur à gaz (3) de l'étage (C). L'éclateur à gaz (3) de l'étage (C) ,qui a une courbe de réponse aux surtensions plus lente que les composants de l'étage(A),prend le relais et décharge complétement la ligne avec un fort courant. Cela est la théorie et fonctionne parfaitement bien dans un milieu expérimental,mais un dispositif aussi simple devient totalement aléatoire dans les sites et les conditions où ils sont utilisés En effet : ~ La résistance ohmique du conducteur ,aussi petite soit-elle entre le dispositif et la prise de "terre" (4) ,est une impédance trés importante au regard de la haute fréquence d'une décharge atmosphérique de foudre.En ceci trés souvent considérablement augmentée par l'oxydation des connexions. - Le vieillissement des composants, G-MOV (1 et 1') et ECLATEUR (3) dont les seuils de déclenchement varient. - Les conducteurs de sections différentes,et l'ensemble des aléas des installations jamais identiques,font qu'il y a lieu de se prémunir contre de tels risques. Aussi ,le présent dispositif comporte un étage (D) afin de bloquer complètement les courants résiduels ou dérivées qui tentent de cheminer vers la sortie utilisation (S).Celui-ci est constitué de deux transformateurs à noyaux de fer fermés,les enroulements primaires se trouvant sur chacun des conducteurs de ligne et étant trés différents des enroulements secondaires qui sont reliés ensembles.En particulier les enroulements primaires peuvent comporter vingt fois plus de spires que les enroulements secondaires qui ont un conducteur de section six fois supérieurs.Cette ensemble constituant ainsi un amortisseur et absorbeur d'énergie à fort débit de courant dans les circuits secondaires(5 et 5')pour un courant primaire inférieure au courant maximal admissible de l'appareillage à protéger. Afin de complèter,il est prévu un étage(F) comportant des broches portes fusibles (7 et 7') où peuvent être implantés des fusibles à fusions rapides ou remplacés par des cavaliers métalliques.Ces fusibles (7 et7') vont protéger les matériels contre les courants résiduels apparaissant avec le vieillissement des composants du dispositif et les altérations des installations dans le temps, notamment de la liaison avec la terre(4). L'éclateur (3) de l'étage C dessin (Dl) dans une certaine mesure peut faire court-circuit en cas de surtension accidentelle appliquant une différence de potentiel entre les deux conducteurs de ligne (basse tension 220/380 volts par exemple ) , mais ne peut être aussi efficace que l'éclateur (8)de ltétage(C') du dessin (D2) ou celui (11)due l'étage (C") du dessin (D3).Aussi,le dispositif du dessin (D1) comprend un étage (E) équipé d'une diode bidirectionnelle TRANSIL(6) qui assure ce courtcircuit en cas de surtension.Et comme le montre le dessin (D2)l'éclateur tripolaire (3)peut être remplacé par deux éclateurs à gaz bipolaires (9 et lO).Le dispositif peut également être équipé d'un éclateur bipolaire (11) et d'un éclateur tripolaire (12) étage (C") dessin (D3). Enfin, dans la pratique les installations complexes objet de telles protections et la constitution de réseaux communs de transmissions,voix,données,images,écrits sont trés délicats à équilibrer et malgré de multiples précautions d'installation il existe toujours des déséquilibres de points de "terre" (4) et aussi nous assistons en cas de foudre à des différences de potentiels nombreuses et variées qu'il est illusoire de penser maitriser totalement.Aussi l'étage (D) du dispositif par ses éléments (5 et 5')prend dans ce cas sa deuxieme valeur de raisonnement en créant un barrage aux tentatives de réequilibrage des points de "terre"(4) cheminant à travers les organes des appareils à protéger et la connexion "terre"(4) du dispositif, ce qui n'est évidemment pas le cas lorsque le dispositif ne comprend que des G-MOV(1 et 1') et ECLATEURS(3;9 et 10;ou 12) à la "terre"(4). Le dispositif a dans son ensemble un encombrement réduit par rapport aux dispositifs connus et tout particulierement concernant les transformateurs de l'étage (D) repéres (5 et 5'). Le dispositif peut recevoir les dispositions indicateur et enregistreur de passage de courant dans l'étage C par l'adjonction d'une cellule photoconductrice (14) plaquée sur les éclateurs tripolaires (3 ou 12) ou les éclateurs bipolaires(9 et 10).Cette indicateur est complété par un circuit d'enregistrement composé d'un thyristor (17),de résistances d'équilibrages(16) d'une leed (18) et d'un bouton d'annulation(19).Les repéres (13 et 15) étant les alimentations de ce circuit complémentaire. De même, le dispositif peut recevoir,raccordé sur les enroulements primaires de l'étage (D) des condensateurs pour éviter si besoin était d'introduire un affaiblissement à la transmission(20 et 21),ou encore un circuit d'équilibrage d'amplification pour une transmission de signaux numériques(22 et 23)( étage G). REVENDICATIONS -1- Dispositif atténuateur de surtensions et surintensités équilibré utilisable sur les liaisons bifilaires pour la protection contre la foudre ou autres des installations de courants faibles , comprenant un moyen de protection rapide à faible débit (étage A),un moyen de ralentir ce débit et élévateur de potentiel (étage B),un moyen de fort débit de courant (étage C),un moyen amortisseur et absorbeur des tensions et courants résiduelles et rééquilibrage de terre (étage D),un moyen de protection de tension anormale sur les deux fils (étage E),un moyen de protection contre les installations anormales,le vieillissement des composants ,et l'altération des installations et de la liaison avec la terre (étage F ),caractérisé en ce que le moyen amortisseur et absorbeur à fort débit des surtensions , courants résiduels et rééquilibrage de terre(4) (étage D),comporte deux transformateurs à noyaux de fer fermés,les enroulements primaires sur chacun des conducteurs de ligne,et trés différents des enroulements secondaires qui sont reliés ensembles (5 et 5'). -2- Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce que le moyen de protection rapide à faible débit (étage A),comporte une varistance G MOV(1 et 1')sur chaque conducteur et raccordées à la terre (4). -3- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de ralentir le courant dans l'étage(A) et favorise l'élévation du potentiel de l'étage(C),(étage B), comporte une résistance bobinée (2 et 2') sur chaque conducteur de ligne - 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen de protection fort débit (étage C),comporte un éclateur tripolaire (3) raccordé entre les conducteurs de ligne et la terre (4). - 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que le moyen de protection fort débit peut également comporter deux éclateurs bipolaires (9 et 10) à la terre (4)et un éclateur bipolaire entre chaque conducteur de ligne (étage C') dessin (D2). - 6 - Dispositif selon --l'une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que le moyen de protection fort débit peut aussi comporter un éclateur tripolaire (12) entre les conducteurs de ligne et la terre (4) et un éclateur bipolaire entre les conducteurs de la ligne (étage C")( dessin D3). - 7 - Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce que le moyen amortisseur et absorbeur des surtensions et surintensités résiduelles et rééquilibrage de terre (4) (étage D ),comporte un double transformateur à noyau de fer fermé, les enroulements primaires raccordés en series dans les fils de la ligne et comportant un nombre de spires différents des circuits secondaires dont les conducteurs ont une section beaucoup plus importante et leur enroulement reliés ensembles (5 et 5'). - 8 - Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce que le moyen de protection contre les surtensions appliquées sur les deux conducteurs (étage E),comporte une diode bidirectionnelle TRANSIL (6) raccordée entre les deux conducteurs de ligne. - 9 - Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce que le moyen de protection contre les variations des composants et altération des installations par le vieillissement (étage F ),comporte en serie sur chaque conducteur de ligne un porte fusible (7 et 7') sur lequel peut être installé un fusible à fusion rapide ou un pontage métallique.