Brevet FR2684248A1 — publié le 19930528

La technologie du transformateur à huile est de plus en plus performante et nécessite une protection adaptée contre les risques de détériora tion et de destruction du transformateur dus à un incident de fonction. nement. Les moyens actuels de contrôle et de protection du transformateur à huile consistent en des appareils mécaniques ou électriques sans mémo- risation de données, sans pilotage systématique d'une alarme ou d'un système d'arrêt du transformateur1 contrôlant plusieurs paramètres de fonctionnement sans mesure précise. DESCRIPTION L'objet de la présente invention est un appareil électronique qui mesure avec précision et qui mémorise demanière continue et simultanée les valeurs de la température et du niveau du liquide dielectrique contenu dans le transformateur, de la pression à l'intérieur du transformateur et de l'intensité du courant au secondaire du transformateur grâce à des appareillages indépendants reliés à un systeme électronique (1) et fonctionnant en permanence, l'appareil étant alimenté par le transformateur qui l'accueille ou par son armoire de commande. La température du liquide diélectrique contenu dans le transformateur est mesurée avec une précision de +/-0,5"C grâce à un capteur electronique (2) situé à l'extrémité d'un circuit imprimé vertical (3) fixé sous la base de la partie supérieure (4) démontable de l'appareil et pénétrant de 30 mm sous la paroi interne du transformateur (5). Cette position du capteur proche de la zone la plus chaude du transformateur permettant ainsi une mesure optimale de la température du diélectrique est rendue possible grâce à la matière plastique composant le corps de l'appareil qui assure son isolation thermique et électrique, et grâce à la faible pénétration de la partie inférieure de l'appareil située sous les pattes de fixation (6) à l'intérieur du transformateur. La pression à l'intérieur du transformateur est mesurée avec une précision de +/-0,02 bar grâce à un capteur électronique (7) fixé sous la base de la partie supérieure (4) de l'appareil et situé dans la partie inferieure (8) de l'appareil qui communique avec l'intérieur du transformateur. Le niveau du liquide diélectrique à I'intérieur du transformateur est mesure avec une précision de 5cm3 et est donne en pourcentage du volume contenu dans la partie inférieure (8) de l'appareil grâce à des capteurs électroniques (9) placés sur le circuit imprime vertical (3) et actionnés par un aimant (10) noyé dans un flotteur (11) coulissant autour du circuit imprime vertical (3), le tout étant situe dans la partie inférieure (8) de l'appareil qui est transparente et qui sert de réservoir de diélectrique du fait de sa communication avec l'inte- rieur du transformateur. A cette mesure du niveau du diélectrique est associée une mesure de la vitesse de variation de ce niveau à partir de la mesure du temps écoulé entre deux positions successives du flotteur grâce à une horloge électronique située dans le systeme électronique (1) permettant ainsi de mesurer des variations rapides de niveau dues à un dégagement gazeux dans le transformateur ou à une fuite du liquide diélectrique. L'intensité du courant au secondaire du transformateur est mesurée gra ce à un transformateur d'intensité (12) entourant les bornes du secondaire (13) et solidaire de la traversee basse tension(de type rectangu laire ou autre) du transformateur à contrôler. A cette mesure d'intensité est associée une mesure électronique du temps pendant lequel cette intensité est appliquée permettant de différencier les surintensités supportables de celles qui sont dangereuses pour le transformateur en fonction du temps pendant lequel elles sont appliquées. A cette fonction de mesure des paramètres en continu est associée une fonction de mémorisation en continu de ces mesures grâce à une mémoire électronique située dans le système électronique (1) qui mémorise les mesures pendant 24 heures. En cas de coupure du transformateur, les données mémorisées pendant les dernières 24 heures sont sauvegardées pendant plusieurs années. A ces fonctions de mesure et de memorisation en continu est associée une fonction de visualisation des données mémorisées sur commande d' un intervenant grâce au système électronique (1) relié soit à un clavier de commande (14) et à un afficheur (15) situes sur la partie su périeure (4) de l'appareil permettant de voir directement sur l'appareil uniquement la dernière valeur memorisée pour le paramètre demandé, soit à deux sorties (16) et (17) assurant les mêmes fonctions que le clavier de commande (14) et permettant de connecter l'appareil à un périphérique (de type ordinateur, imprimante, minitel ou autre) qui visualise toutes les valeurs mémorisées dans le temps et qui peut éga- lement interpréter ces valeurs sousforme de courbes et de tableaux corps respondant au fonctionnement du transformateur. La sortie (16) située sur le dessus de l'appareil permet grâce au branchement d'un periphérique une lecture sur le site d'installation du transformateur. La sor tie (17) située sur le côté de l'appareil permet grâce au branchement du périphérique une lecture à distance de la cellule du transformateur pendant le fonctionnement du transformateur et en toute sécurité. En cas d'arrêt du transformateur, les données mémorisées peuvent être visualisées sans brancher l'appareil sur le secteur, l'appareil fonctionnant en mode veille pendant 10 heures grâce à un accumulateur. Les données concernant le dégagement gazeux ne peuvent être visualisées que par l'intermédiaire du périphérique connecté à l'appareil qui permet de tracer des courbes et des tableaux de données. A ces fonctions de mesure, de memorisation en continu et devisualisation est associé le pilotage d'une alarme pour chaque paramètre grâce à un seuil programmé par l'installateur de l'appareil au moyen du clavier (14) situé sur l'appareil et qui lorsqu'il est atteint pour le pa ramètre considéré actionne un relais permettant de déclencher au moyen d'une sortie(l8) une alarme extérieure à l'appareil (de type sirène, ampoule, etc...). L'alarme reste en action tant que la valeur du paramètre est supérieure au seuil d'alarme. Le dégagement gazeux n'est assorti d'aucun seuil d'alarme mais, celuici étant du à un court circuit au niveau des bobinages entraînant la dégradation des isolants, il agira sur les valeurs d'intensité et de niveau de liquide diélectrique qui elles sont pourvues de seuils d'alarme. A ces fonctions de mesure, de memorisation, de visualisation et de pilotage d'alarme est associé le pilotage d'un système d'arrêt du transformateur grâce à un seuil de coupure programmé par l'installateur de l'appareil pour chaque paramètre au moyen du clavier de commande (14) et qui lorsqu'il est atteint actionne un relais permettant de déclencher au moyen d'une sortie (19) l'arrêt du transformateur. En ce qui concerne le paramètre de l'intensité, le seuil d'arrêt consiste en un seuil maximal d'intensité associé à un temps maximal pendant lequel ce seuil maximal peut être appliqué. Le dégagement gazeux n'est assorti d'aucun seuil de coupure mais il agira sur les valeurs de niveau de diélectrique et de l'intensité qui sont pourvues de seuil d'arrêt. Une horloge intégrée au système électronique (1) permet de visualiser le temps écoulé depuis l'arrêt du transformateur. Le système électronique (1) permet à quatre diodes électroluminescentes (20) situées sur l'appareil et correspondant aux quatre parametres de s allumer à tout de rôle en cas de fonctionnement et de s'éteindre en cas d'arrêt du transformateur, ne laissant clignoter que la diode correspondant au paramètre en cause permettant ainsi de déterminer le pa ramètre à l'origine de l'arrêt du transformateur. Un purgeur (21) muni d'un clapet et situé sur le côté de l'appareil permet de purger le transformateur en cas de surpression à l'intérieur du transformateur. Dans l'hypothèse ou le niveau du diélectrique est trop bas, que le transformateur est froid et que l'on ne dispose pas de liquide diélectrique pour réajuster le niveau, le purgeur permet en le reliant à une pompe aspirante de faire monter le niveau en créant une dépression à l'intérieur du transformateur. La partie supérieure de l'appareil (4) se vissant sur la partie inférieure (8) qui communique avec l'intérieur du transformateur sert de bouchon de remplissage. L'appareil s'installe facilement sur le transformateur grâce aux pattes de fixation (6) adaptées à l'orifice préexistant sur le couvercle du transformateur (5). Le principal utilisateur de l'appareil est le fabricant de transformateur qui le fixe sur le transformateur et qui déterminera et programmera les seuils d'alarme et de coupure pour chaque paramètre en fonction des caractéristiques du transformateur à équiper grâce au clavier de commande (14) situé sur l'appareil. L'appareil est alimenté au moyen du câble d'entrée (22) par le transformateur qui l'accueille ou par son armoire de commande et peut supporter des surtensions allant jusqu'à 380 V pendant une courte période.L'étanchéité de l'appareil permet de le monter indifféremment sur des transformateurs à l'air libre ou en cabine. Les alarmes et le système d'arrêt seront relies à l'appareil par l'installateur du transformateur. Toute intervention postérieure à l'installation du transformateur pourra avoir lieu aisément grâce au clavier de commande (14) ou au périphérique branché sur l'appareil. La figure 1 représente l'appareil fixé sur le couvercle du transformateur (5) grâce aux pattes de fixation (6) et relié à un transformateur d'intensité (12) entourant les bornes du secondaire (13) du transformateur (5). La partie supérieure (4) de l'appareil comprend le systeme électronique (1), le clavier de commande (14), l'afficheur (15), les diodes (2Ô)correspondant aux quatres paramètres de fonctionnement, les sorties (16) et (17) permettant de brancher un périphérique à l'appareil, les sorties (18) (19) permettant de brancher des systèmes d'alarme et d'arrêt extérieurs à l'appareil, l'entrée (22) alimentant l'appareil. La partie inférieure (8) de l'appareil comprend le circuit imprimé vertical (3) sur lequel sont fixés les capteurs de température (2) et de niveau (9) du liquide diélectrique contenu dans le transformateur (5) et autour duquel coulisse le flotteur (11) contenant l'aimant (10); ainsi que le capteur de pression (7) et le purgeur (21). REVENDICATIONS 1- Appareil électronique de mesure et de protection du fonctionnement du transformateur à huile caractérisé en ce qu'il concentre en un seul corps des appareils de mesure, de mémorisation, de visualisation des mesures des paramètres de fonctionnement du transformateur associés à des systèmes de pilotage d'alarme et d'arrêt du transformateur. 2- Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il mesure avec une précision de+/rO,50C latempérature du liquide diélectrique contenu dans le transformateur au moyen d'un capteur électronique (2) situé à quelques millimetres sous la paroi interne du transformateur (5) là où le liquide dielectrique est le plus chaud. 3- Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il mesure avec une précision de +/- 0,02 bar la pression à l'intérieur du transformateur au moyen d'un capteur électronique (7) situé dans la partie (8) de l'appareil qui communique avec l'intérieur du transformateur. 4- Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il mesure avec une précision de 5 cm3 le niveau du liquide diélectrique contenu dans le transformateur au moyen d'un capteur électronique (9) actionné par un aimant (10) noyé dans un flotteur (11) coulissant autour d'un circuit imprimé vertical (3) supportant le capteur (9) et situé dans la partie inférieure (8) de l'appareil. 5- Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il mesure l'in tensité du courant au secondaire (13) du transformateur ainsi que les surintensités supportables et dangereuses pour le transformateur en fonction du temps au moyen diun transformateur (12) situé autour du secondaire (13) et associé à une horloge électronique situé dans le systeme électronique (1) de l'appareil. 6- Appareil selon la revendication 1 caractérisé en cequ'à la mesure précise des quatre paramètres de fonctionnement est associée la mémorisation de ces mesures en continu sur 24 heures au moyen d'une mémoire électronique située dans le système électronique (1) de l'appareil. 7- Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'à la mesure et à la mémorisation des mesures est associée la visualisation de ces mesures soit sur l'appareil au moyen d'un clavier de commande (14) et d'un afficheur (15) situés sur l'appareil,soit à distance au moyen d'un périphérique branché sur les sorties (16)(17) de l'appareil. 8- Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il pilote un système.d'alarme et un système d'arrêt du transformateur extérieurs à l'appareil en cas de valeur de paramètre dépassant un seuil d'alarme et un seuil d'arrêt différent du précèdent, programmés par l'installateur de l'appareil au moyen d'un clavier de commande (14) pour chaque parametre. 9- Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il permet de quantifier un degagement gazeux grâce à la mesure de la vitesse de deplacement du flotteur (11) correspondant au paramètre du niveau du liquide di électrique analysée sous forme de courbes ou de tableaux sur un périphérique branché à l'appareil sur les sorties (16) ou (17). 10- Appareil selon la reuondication 1 caractérisé en ce qu'en cas d'arrêt du transformateur, l'appareil se met en mode veille pendant 10 heures grâce à un accumulateur et sauvegarde les données mémorises des dernières 24 heures pendant plusieurs années grâce au système électronique (1).