Brevet FR2694409A1 — publié le 19940204

La présente invention concerne les réseaux de distribution d'énergie électrique souterrains et, en particulier les réseaux dénommés HTA, c'est-à-dire dont la tension est inférieure ou égale à 50 k V. Un nouveau régime de neutre est mis en oeuvre sur ce type de réseaux afin de limiter les courants de défauts à des valeurs beaucoup moins élevées De ce fait, les détecteurs de défauts actuellement utilisés, basés sur un principe uniquement ampéremétrique, ne peuvent plus détecter des défauts à la terre. On connaît en particulier des dispositifs détec- teur de défauts du type wattmétrique dans lesquels on mesure et on surveille la puissance homopolaire de la ligne à surveiller Ces dispositifs nécessitent d'être alimentés à travers des capteurs précis et fiables (la précision doit être de l'ordre du degré en ce qui con- cerne la phase) et à large bande passante (par exemple de à 1000 Hz) Il en résulte que ces dispositifs wattmé- triques ne peuvent être utilisés de manière fiable, que s'ils sont alimentés à partir de capteurs très fiables et précis que l'on ne rencontre généralement pas en réseau. On connaît par ailleurs des dispositifs de détection des défauts qui comportent un circuit électro- nique qui reçoit un signal représentatif de la tension homopolaire et un signal représentatif du courant homopo- laire de la ligne à surveiller et qui effectue une détection directionnelle des défauts en analysant les variations transitoires du courant homopolaire et de la tension homopolaire (leur signe). En effet, sur le départ en défaut, le courant transitoire homopolaire est de signe opposé aux courants transitoires homopolaires des départs sains De plus la variation instantanée de la tension homopolaire se fait dans le même sens que la variation de courant sur les départs sains La détection s'effectuant sur les compo- santes transitoires, on effectue un filtrage afin d'éli- miner la composante principale à 50 Hz du courant homopo- laire. Ces détecteurs de type à détection du courant homopolaire transitoire sont alimentés par des transfor- mateurs et par des tores fournissant le courant homopo- laire Ceci entraîne une dépense importante en particu- lier en ce qui concerne les transformateurs de tension fournissant la tension homopolaire. On a essayé d'obtenir un signal significatif de la tension homopolaire en utilisant les diviseurs capaci- tifs déjà utilisés en réseau pour effectuer la détection de présence de tension et qui alimentent des néons, par exemple La tension obtenue est assez peu précise ne permet pas l'utilisation des détecteurs wattmétriques. En effet, si l'on utilise un diviseur capacitif pour chacune des phases, l'erreur concernant la tension peut varier entre -40 et + 50 %; de plus il se pose un problème d'adaptation d'impédance. La présente invention a pour objet un dispositif de détection de défauts sur un réseau de distribution d'énergie électrique souterrain qui puisse être utilisé sur les réseaux comportant le nouveau régime de neutre à limitation du courant homopolaire, qui puisse détecter les défauts monophasés et qui fonctionne de manière fiable sans nécessiter de dispositifs coûteux. A cet effet la présente invention a pour objet un dispositif de détection de défauts sur un réseau de distribution d'énergie électrique souterrain comportant un circuit électronique qui reçoit un signal représenta- tif de la tension homopolaire éventuellement très impré- cis et un signal représentatif du courant homopolaire de la ligne à surveiller, ledit circuit électronique effec- tuant une détection des variations transitoires du courant homopolaire en comparant le signe du courant homopolaire à celui de la tension homopolaire, caracté- risé en ce que le capteur de courant homopolaire est constitué par un ou plusieurs tores et en ce que le capteur de tension est constitué par un condensateur branché entre la borne commune des diviseurs capacitifs branchés sur chaque phase. On a constaté qu'aux bornes du condensateur branché entre la borne commune des condensateurs d'un diviseur capacitif comportant un condensateur pour chaque phase et la terre, on obtient une tension de l'ordre de 1 à 2 V qui est suffisamment représentative de la tension homopolaire et qui peut être utilisée dans un circuit de détection fonctionnant sur la base de la surveillance de la variation transitoire du courant homopolaire. Avantageusement, on prévoit deux circuits à seuil recevant le courant homopolaire et fournissant chacun un signal indicateur de défauts Le seuil du deuxième circuit est plus élevé que le premier et sert à fournir un signal indicateur d'un défaut monophasé double pour lequel la valeur du courant défaut est plus élevée (cross country fault). Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de détection de défauts comporte un détec- teur de la tension du réseau qui annule les signaux de défauts du circuit électronique lorsque la tension du réseau réapparaît. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront de la description qui suit d'un exemple de réalisation de l'invention, faite en se référant à la figure ci-annexée qui est un schéma synop- tique d'un mode de réalisation de l'invention. On voit sur cette figure un câble électrique 1 autour duquel est disposé un premier tore 2 qui fournit un signal représentatif du courant homopolaire Le signal fourni par ce tore 2 est envoyé sur un premier circuit à seuil 3, destiné à fournir à sa sortie un signal indi- quant un défaut monophasé à la terre. Le signal de sortie du tore 2 est également envoyé sur un deuxième circuit à seuil 4 qui est réglé à un seuil plus élevé et qui fournit un signal significatif d'un défaut monophasé double (cross country fault). Le signal de sortie du tore 2 est également envoyé à un amplificateur 5 dont le signal de sortie est appliqué à un circuit 6 de détection de défauts par surveillance des variations transitoires du courant homopolaire. Sur les conducteurs du câble 1 sont représentés respectivement trois condensateurs 7 qui constituent le diviseur capacitif et comportent une borne commune 8. Entre la terre et cette borne commune 8 est branché un condensateur 9 Il a été constaté que l'on peut recueil- lir aux bornes de ce condensateur 9 une tension dont la valeur est de l'ordre de 1 à 2 V et qui est suffisamment représentative de la tension homopolaire pour permettre au circuit 6 de surveillance du courant homopolaire transitoire de fonctionner de manière fiable Cette tension est transmise par l'intermédiaire d'un amplifica- teur opérationnel 11. Le fonctionnement du circuit 6 est commandé par les signaux de sortie des deux circuits à seuil 3 et 4, c'est-à-dire que lors de l'apparition d'un défaut, ce circuit effectue une comparaison des signes des transi- toires du courant homopolaire et de la tension homopo- laire de la ligne Le circuit électronique 6 reçoit également en 13 une information significative de la réapparition de la tension du réseau Cette tension peut être par exemple prise sur une phase de la ligne et lorsqu'elle atteint un certain seuil, elle agit sur le détecteur 6 pour supprimer le signal indicateur de défauts. La validité de la détection est confirmée par l'existence, par exemple l O Oms après le dépassement de seuil par le courant transitoire, d'une tension homopo- laire supérieure à un seuil qui peut être réglable, par exemple entre 5 et 50 % de la valeur de la tension simple du réseau. Un tel circuit de détection de type transitoire peut fonctionner avec des capteurs peu précis, en parti- culier de capteurs tels que décrits plus haut. Le dispositif de détection de défauts selon l'invention peut être constitué de manière autonome et comporter une alimentation autonome constituée par exemple par des piles au lithium, ce qui lui confère une autonomie de plusieurs années. REVENDICATIONS 1 Dispositif de détection de défauts sur un réseau de distribution d'énergie électrique souterrain ( 1) comportant un circuit électronique ( 6) qui reçoit un signal représentatif de la tension homopolaire et un signal représentatif du courant homopolaire de la ligne à surveiller, ledit circuit électronique effectuant une détection des variations transitoires du courant homopo- laire en comparant le signe du courant homopolaire à celui de la tension homopolaire, caractérisé en ce que le capteur de courant homopolaire est constitué par un ou plusieurs tores ( 2) et en ce que le capteur de tension est constitué par un condensateur branché ( 9) entre la borne commune ( 8) des condensateurs ( 7) d'un diviseur capacitif et la terre. 2 Dispositif de détection de défauts selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un premier circuit à seuil ( 3) recevant le courant homopo- laire et fournissant un signal indicateur de défauts. 3 Dispositif de détection de défauts selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième circuit à seuil ( 4) dont le seuil est plus élevé que le premier pour la détection des défauts polyphasés. 4 Dispositif de détection de défauts selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur de la tension du réseau ( 13) qui annule le signal du circuit électronique lorsque la tension du réseau réapparaît.