Brevet FR2701570A1 — publié le 19940819

DISPOSITIF DE VERIFICATION DE LA CONTINUITE D'UNE RESISTANCE DESCRIPTION L'invention a pour sujet un dispositif de vérification de La continuité d'une résistance. Le réseau à haute tension de la figure 1 comprend typiquement trois lignes 1 de fourniture de l'électricité, qui se divisent en ramifications 2 munies de disjoncteurs 3 normalement fermés et qui aboutissent à des groupes d'abonnés individuels. Il comprend encore de loin en loin un transformateur 4 composé pour l'essentiel de connexions 5 à chacune des lignes 1, qui sont munies de résistances 6 égales, et reliées entre elles en étoile pour créer un point neutre 7 à leur concours. Le point neutre 7 est relié à la terre par une résistance 8, celle dont la continuité doit être vérifiée. Le transformateur 4 relie respectivement les lignes 1 aux trois lignes 61 d'un réseau de fourniture d'électricité à une autre tension. Le réseau des lignes 61 comporte encore de loin en loin un poste HTABT 9 composé pour l'essentiel d'un éclateur 10 relié aux lignes 61 par des lignes 60 de ramification, munies de disjoncteurs 62, et à la terre et dont le but est d'écouler vers la terre les surtensions dues à la foudre par exemple. L'utilité du dispositif apparaît quand une des lignes 60 est accidentiellement mise à la terre ou à un potentiel anormal après avoir été rompue ou touchée, voire frôlée par objet tel qu'un arbre ou un oiseau. Le potentiel du point neutre 7 en est affecté et prend une valeur qui peut atteindre - à la phase près - celle de la ligne 61. Une boucle de courant s'établit donc entre la ligne 61 concernée par le défaut, le point neutre 7, la résistance 8, la terre, et l'éclateur 10. Pour un réseau aérien de 20 kilovolts, la résistance 8 a une valeur normalisée de 40 ohms et l'intensité du courant de la boucle peut atteindre (20000/{i)/40 soit près de 300 ampères pour un réseau triphasé, si la terre a une résistance négligeable - ce qui est souvent vérifié - et si la déficience de la ligne 60 est franche, après une coupure ou une mise à la terre.Mais on peut aussi se trouver en présence d'un défaut moins net, si par exemple la ligne 60 est abaissée près de la terre mais sans la toucher. Une boucle de courant est tout de même produite, mais avec une intensité qui peut n'être que de quelques ampères, ou même moins. Ces situations si différentes sont saisies par deux circuits de mesure Il et 12 qui sont branchés sur le fil reliant le point neutre 7 à la terre et près de la résistance 8. Les circuits de mesure 11 et 12, qui étaient conçus et utilisés bien avant l'invention, repèrent tous deux les passages de courant dans le fil et sont respectivement sensibles aux défauts francs et aux défauts hautement résistants. Ils sont reliés au système automatique de commande du réseau, qui ouvre alors les disjoncteurs 62 successivement pour déterminer si l'origine de l'état anormal est située sur une des ramifications 61 : chaque disjoncteur 62 est ouvert d'abord pendant une fraction de seconde pour couper l'arc électrique si le défaut est instantané, puis pendant plusieurs secondes pour obtenir le même effet si le défaut persiste un peu plus longtemps.La procédure est conventionnelle et dure moins de dix minutes au total. Elle se conclut par le rétablissement du fonctionnement normal du réseau si le défaut a cessé, l'ouverture d'un des disjoncteurs 62 pour isoler la ramification 61 qui porterait le défaut ou par l'interruption totale de l'alimentation si le défaut subsiste. Mais la détection devient inutile si la résistance 8 est coupée accidentellement, car aucun courant ne peut plus être transmis par elle, et les conséquences peuvent être redoutables car la ligne 60 reste défectueuse indéfiniment. Si elle est tombée à terre, les hommes et les animaux proches risquent d'être électrocutés ; L'éclateur 10 par lequel la boucle de courant passe peut être détruit ; et le courant fourni n'est plus conforme aux spécifications et risque donc d'endommager les appareils qu'il alimente.Si un défaut apparaît aussi sur une autre ligne 60, une boucle de courant peut apparaître entre deux postes HTABT 9 voisins et la terre, avec une intensité très grande puisque la résistance intermédiaire totale peut être très faible : les risques sont donc encore plus grands. Le dispositif de vérification 13 conforme à l'invention est destiné à éviter de tels dangers. Il sert à vérifier la continuité de la résistance 8, ce qui est difficile à faire directement car, comme la résistance 8 doit résister au dégagement d'une énergie calorifique considérable quand le défaut d'une ligne 60 est franc, elle est disposée dans un boîtier spécial et difficile à inspecter.Il est caractérisé en ce qu'il comprend une dérivation aux bornes de la résistance 8, ayant une impédance beaucoup plus grande que la résistance 8, un moyen de détection d'un seuil d'une tension présente sur la dérivation, et un moyen de mesure, relié au moyen de détection, d'une durée pendant lesquelles le seuil est dépassé, apte à donner l'alarme quand la durée est dépassée, cela afin de ne pas donner d'alarme intempestive mais d'attendre pour agir que le système de protection du réseau, joué par la rupture de la résistance 8, ait montré qu'il n'a pu remplir son rôle. La grande variété de défauts rencontrés, de la rupture franche des lignes 60 à un léger défaut, ainsi que la nécessité de ne pas perturber les circuits de mesure 11 et 12 en les privant d'une partie excessive du courant qu'ils détectent, posèrent des problèmes embarrassants qui furent résolus avec des moyens spéciaux dans la réalisation préférée de l'invention : il faut à la fois que très peu de courant passe par la dérivation quand un défaut existe et que la résistance 8 fonctionne, que le dispositif de vérification 13 soit sensible à des courants de faible intensité quand la résistance 8 est coupée et qu'il résiste à des intensités beaucoup plus fortes quand le défaut est plus prononcé. On préconise donc que le moyen de mesure de l'invention comprenne un transformateur à saturation ayant un enroulement primaire branché sur la dérivation. L'invention sera décrite à l'aide de la figure 2 ; rappelons que la figure 1 représente le réseau de distribution électrique à haute tension sur lequel L'invention est implantée. Ce réseau - qui peut être aussi à moyenne tension - est aérien ou souterrain. La dérivation est référencée par 14 et porte un enroulement primaire 15 de grande impédance d'un transformateur à saturation 16 qui transmet à son enroulement secondaire 17 une tension égale à celle qui règne aux bornes de l'enroulement primaire 15 de 0,18 volt à 100 volts, mais une saturation du transformateur 16 est produite pour les tensions supérieures, qui sont donc écrêtées, ce qui évite de surcharger le dispositif quand des défauts francs apparaissent. On trouve d'autres composants sur la ligne 18 qui unit au reste du dispositif de vérification 13 une des extrémités de l'enroulement secondaire 17 : une résistance 19 et des raccordements à une paire de diodes 20 qui limitent la tension sur la ligne 18 à 12 volts positifs ou négatifs par rapport à ta terre, à laquelle est reliée l'autre extrémité de l'enroulement secondaire 17.La ligne 18 aboutit à la borne positive d'un amplificateur 21, qui découple sa tension puis la communique à la ligne 22 branchée sur sa borne de sortie, et sur laquelle on trouve successivement une diode 23 de redressement, une résistance 24, deux raccordements parallèles à la terre portant respectivement un condensateur 25 et une résistance variable 26 : tous ces éléments redressent La tension et la stabilisent pour en particulier ne pas en filtrer les crêtes. La ligne 22 aboutit à un deuxième amplificateur 27 ; les bornes négatives des deux amplificateurs 21 et 27 sont reliées par une résistance 28, et une autre résistance 29 est placée entre la borne négative du premier amplificateur 21 et la terre. Le rapport des résistances 28 et 29 définit le gain du premier amplificateur 21, égal à dix dans la réalisation envisagée, comme on l'a déjà signalé. La tension ainsi redressée et amplifiée est fournie à la borne positive d'un troisième amplificateur 30 dont la borne négative est reliée à un potentiomètre 31 pour définir un seuil de réglage. Une ligne électrique aboutissant entre les deuxième et troisième amplificateurs 27 et 30 est également reliée à La résistance 28. On trouve sur la ligne de sortie du troisième amplificateur 30, dont l'état logique auquel elle est portée est égal à 0 pour les basses tensions et devient égal à 1 pour les tensions supérieures à 12 volts, une diode 32 de redressement, un branchement à la terre via une résistance 33, une déviation 34 de liaison à une entrée d'une porte NON-ET 35 via une résistance 36 et un raccordement à la terre portant un condensateur 37, et l'autre entrée de la borne NON-ET 35 est reliée à la ligne de sortie du troisième amplificateur 30 par un fil parallèle à la dérivation 34 et qui porte un circuit temporisateur 38.On y trouve une porte NON-ET 39 reliée par une entrée à l'état logique 1 et par l'autre à la diode 32, et dont la sortie aboutit à une entrée d'une autre porte NON-ET 40 via une résistance variable 41 et un raccordement à la terre portant un condensateur 42, qui définissent ensemble une temporisation donnée par la formule R.C.ln2. L'autre entrée de l'autre porte NON-ET 40 est également reliée à la diode 32. Le circuit temporisateur 38 fournit à la porte NON-ET 35 un état logique égal à 1, si un état logique égal à 1, c'est-à-dire représentatif d'une anomalie, est apparu à la sortie du troisième amplificateur 30 il y a dix minutes, et l'alarme est donnée si l'autre entrée de la porte NON-ET 35 reçoit également un état Logique égal à 1 par la dérivation 34, qui montre que le défaut subsiste.La sortie de la porte NON-ET 35 est reliée aux deux entrées d'une dernière porte NON-ET 43 qui joue le rôle d'un inverseur. L'état logique de sortie est communiqué à deux circuits presque semblables dont l'un 44 est un circuit d'alarme et l'autre 45 un circuit d'autovérification : chacun d'eux comprend d'abord un dernier ensemble à résistance 46 et embranchement à la terre portant un condensateur 47 pour établir une légère temporisation, et se raccorde à la base d'un transistor 48 ou 48' respectivement.Le collecteur et l'émetteur des transistors 48 et 48' sont situés sur une ligne 49 située entre un potentiel positif continu et la terre et portant une résistance 50 et la diode luminescente d'un phototransistor 51 mais les transistors 48 et 48' sont inversés (l'un npn et l'autre pnp), ce qui fait que celui du circuit 44 est passant uniquement pendant les alarmes et celui du circuit 45 n'est passant qu'en l'absence d'alarme. Le circuit 44 est donc complété par une boucle d'alarme 52 raccordée au phototransistor 51 et qui est apte à mettre en marche un avertisseur sonore 53 ou un autre appareil non représenté. L'autre circuit 45 comprend une boucle d'auto-vérification 54 sur laquelle on trouve une dernière résistance 55 et une photodiode 56 de voyant lumineux qui fournit la preuve à l'observateur que le système de vérification 13 n'est pas endommagé quand il ne donne pas l'alarme et lui ôte donc l'inconvénient qui était reproché à la résistance 8. Les tensions continues d'alimentation notées avec "+" et "-" sur la figure 2 sont toutes à 12 volts, positifs ou négatifs suivant le cas. On donne cidessous dans le tableau I les valeurs des éléments employés. TABLEAU I REFERENCE VALEUR OU REFERENCE VALEUR OU APPELLATION APPELLATION 19 10 k# 32 1N4007 20 1 N4007 33 10 k# 21 1!4TL84 36 100 kQ 23 1 N4007 37 220 F 24 1k(2 39 CD 4011 25 10 F 40 CD 4011 26 100 k# 41 2 M # 27 1/4TL84 42 2200 F 28 100 k# 46 15 k# 29 10 ka 47 lOOpF 30 114TL84 50 560 # 31 22 ka 55 560 # REVENDICATIONS 1. Dispositif de vérification de la continuité d'une résistance (8) située entre la terre et un point de neutre électrique (7) formé à un concours des lignes (1, 61) d'un réseau d'alimentation électrique à haute ou moyenne tension aérien ou souterrain, caractérisé en ce qu'il comprend une dérivation (15) aux bornes de la résistance, ayant une impédance beaucoup plus grande que la résistance, un moyen de détection (16, 21, 30) d'un seuil d'une tension présente sur la dérivation, et un moyen de mesure (38), relié au moyen de détection, d'une durée pendant lesquelles le seuil est dépassé, apte à donner l'alarme quand la durée est dépassée. 2. Dispositif de vérification suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de détection comprend un transformateur à saturation (16) ayant un enroulement primaire (15) branché sur la dérivation (14). 3. Dispositif de vérification suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par des composants de redressement et de stabilisation (23, 24, 25) de la tension dans le moyen de détection. 4. Dispositif de vérification suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen de mesure comprend une porte ET (40) à laquelle on fournit à tout instant un état logique représentatif du dépassement du seuil audit instant et un état Logique représentatif du dépassement du seuil à un instant précédent l'autre de la durée. 5. Dispositif de vérification suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de donner l'alarme (44) relié au moyen de mesure (38) et un moyen de veille (45), donnant un signal quand l'alarme n'est pas donnée, relié au moyen de mesure et indépendant du moyen de donner l'alarme.