Brevet FR2711427A1 — publié le 19950428

DISPOSITIF DE DETECTION D'ANOMALIES AU DROIT D'UNE PARTIE CONNEXION DE CONDUCTEURS La présente invention se rapporte à un dispositif de détection d'anomalies au droit d'une partie connexion de conducteurs de câbles de puissance utilisés dans des appareils de production d'électricité de centrales électriques, d'installations industrielles générales, de dispositifs électriques, etc. On utilise de grandes quantités de câbles de puissance qui sont répartis et raccordés dans l'appareil de production d'électricité mentionné cidessus. La source d'énergie mise en oeuvre dans l'appareil de production d'électricité dans de grandes installations de ce type est habituellement à haute tension et forte intensité, et les câbles de puissance sont habituellement branchés ou accouplés ensemble en utilisant une planche à bornes et des vis. Cependant, la connexion par vis, a tendance à se desserrer, après une longue période de temps, en raison de vibrations dans le voisinage, ou bien la résistance de contact au niveau de la partie connexion augmente en raison de la corrosion, par exemple par détérioration due au sel, ce qui dissipe de l'énergie électrique et produit de la chaleur. En particulier, plus l'intensité est élevée, plus la chaleur dégagée est importante. Ceci peut conduire à des sinistres comme un défaut de masse ou un incendie d'origine électrique parce que les fils électriques sont coupés et que les planches à bornes sont fondues. Par conséquent, la partie connexion nécessite un examen régulier comme décrit ci-dessous. La figure 5 représente un procédé de détection d'anomalies au droit d'une partie connexion de conducteurs 3 qui jusqu'ici a été utilisé. C'est-àdire qu'une maintenance régulière est effectuée en mesurant, à l'aide d'un voltmètre V, la tension entre les bornes individuelles de connexion B auxquelles les fils électriques W sont connectés par des vis, en calculant la résistance de contact des bornes individuelles de connexion B en fonction de la tension et de l'intensité, et en serrant ensuite les vis comme nécessaire pour augmenter la pression de surface des bornes individuelles de connexion B, ou en polissant les surfaces de contact afin de réduire la résistance de contact. Cependant, lors de l'examen mentionné ci-dessus, le fonctionnement de l'installation de production d'électricité doit être temporairement arrêté chaque fois que l'instrument de mesure est connecté à la partie à examiner et, à côté de cela, ceci entraîne une opération fastidieuse comme le calcul de la résistance de contact à partir des résultats de mesure. Dans les installations de grande dimension comme les installations mentionnées cidessus, on doit contrôler un grand nombre de parties ce qui nécessite un nombre incalculable d'opérations de contrôle et un coût de maintenance d'un montant très élevé. De plus, les parties qui sont difficiles à contrôler sont souvent laissées non contrôlées et provoquent des troubles qui peuvent conduire à des dommages sérieux à l'installation. C'est par conséquent un objectif de la présente invention que de proposer un dispositif nouveau et amélioré pour détecter des anomalies au droit d'une partie connexion de conducteurs, qui puisse diminuer largement le nombre des opérations de maintenance, qui puisse détecter une anomalie de façon précoce en surveillant de façon continue l'ensemble des parties connexions même en fonctionnement, et qui puisse empêcher la rupture de fil ou l'incendie d'origine électrique résultant de la production de chaleur. Un dispositif de détection d'anomalies au droit d'une partie connexion de conducteurs selon la présente invention comprend : un moyen d'émission de lumière pour entrer de la lumière dans une fibre optique disposée près de la partie connexion de conducteurs, et un moyen de réception de lumière pour recevoir et pour traiter la lumière transmise par la fibre optique. Le moyen de réception de lumière analyse une variation de l'intensité de la lumière transmise provoquée par la chaleur produite par la résistance de contact de la partie connexion de conducteurs, ou bien il analyse une variation de la caractéristique de perte par transmission pour détecter une anomalie dans la partie connexion de conducteurs. De plus, la fibre optique est agencée et montée sur une plaque à bornes ou un cache-bornes de connexion des conducteurs, ou bien elle est montée sur un support spécial. Si l'anomalie de la partie connexion de conducteurs produit de la chaleur, la fibre optique disposée dans son voisinage est localement affectée par la chaleur. En raison d'un changement physique de la structure qui la constitue et de la sensibilité de la fibre optique à la température, l'intensité de la lumière transmise par la fibre optique et la caractéristique de perte par transmission de la lumière subissent des variations. Le moyen de réception de lumière analyse la variation de la lumière transmise qui a été reçue pour déterminer s'il existe, ou non, une anomalie, et produit une alarme s'il existe une anomalie. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple en se référant aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est un schéma de structure de système représentant un dispositif pour détecter une anomalie au droit d'une partie connexion de conducteurs, selon la présente invention la figure 2 est une vue de face montrant l'état dans lequel les fibres optiques sont installées dans la plaque à bornes la figure 3A est une vue de face montrant l'état dans lequel un support spécial pour fixer la fibre optique est monté sur la plaque à bornes, et la figure 3B est un schéma montrant le support spécial; la figure 4 est un schéma représentant la structure de la fibre optique ; et la figure 5 est un schéma représentant un procédé classique de détection d'anomalies. La figure 1 est un schéma de structure de système représentant un dispositif de détection d'anomalies au droit d'une partie connexion de conducteurs, d'un mode de réalisation selon la présente invention. Le moyen d'émission de lumière 1 est constitué par un émetteur de lumière la et un répartiteur de lumière lb. L'émetteur de lumière la est connecté directement à un moyen de réception de lumière 2 par une fibre optique PF1 pour comparaison, il est en outre connecté au répartiteur de lumière lb par l'intermédiaire d'une fibre optique PF2, ramifiée par le répartiteur de lumière 1 b, et en outre connecté au moyen de réception de lumière 2 par des fibres optiques PF3 et PF4. Les fibres optiques PF3 et PF4 sont disposées près des bornes individuelles de connexion de manière à être affectées facilement par la chaleur produite par la résistance de contact des bornes individuelles de connexion B d'une planche à bornes TB servant à connecter les fils électriques W dans la partie connexion de conducteurs 3. D'autre part, la fibre optique de comparaison PF1 est placée sur un autre trajet loin des bornes individuelles de connexion B, autant que possible de manière à être peu affectées par la chaleur. Le moyen de réception de lumière 2 est constitué par un récepteur de lumière 2a, un collecteur de lumière 2b et un processeur de signal de lumière 2c. Les fibres optiques PF3 et PF4 provenant du répartiteur de lumière 1 b sont connectées au collecteur de lumière 2b, et sont connectées par une fibre optique unique PF5 à une entrée individuelle P1 du processeur de signal de lumière 2c par l'intermédiaire du récepteur de lumière 2a. A une autre entrée individuelle P2 est connectée la fibre optique de comparaison PF1, issue de l'émetteur de lumière la. La sortie individuelle du processeur de signal 2c est détectée et elle est connectée à un module d'information d'anomalie 7 pour donner par ce moyen une alarme lorsqu'une anomalie se produit. Comme décrit ci-dessus, les fibres optiques PF3 et PF4 sont disposées à demeure près des bornes individuelles de connexion B de manière à recevoir facilement la chaleur produite au droit des bornes individuelles de connexion B de la planche à bornes TB. Les figures 2 et 3 montrent des exemples concrets de la façon de fixer les fibres optiques. Dans un exemple montré à la figure 2, des trous sont réalisés dans la plaque à bornes T, et les fibres optiques PF3 et PF4 y sont introduites. Comme variante, on peut utiliser une conception dans laquelle des encoches sont formées dans la surface de la plaque à bornes T et dans lesquelles sont placées les fibres optiques, ou bien une conception (non représentée) dans laquelle les fibres optiques sont collées à la surface de la plaque à bornes T. Dans un autre exemple montré à la figure 2, des trous sont formés dans le cache-bornes C, et les fibres optiques PF3 et PF4 y sont introduites. Ici encore on peut utiliser l'autre conception (non représentée) dans laquelle des encoches sont formées dans la surface du cache-bornes C et où les fibres optiques sont placées, ou bien celle dans laquelle les fibres optiques sont collées à la surface du cache-bornes C. La figure 3B montre un exemple d'un support spécial 4 pour fixer la fibre optique. Le support 4 comprend un disque 4a ayant une ouverture centrale 4c pour fixer, à l'aide d'une vis, le disque à la borne individuelle de connexion B, et un tube creux 4b placé d'un côté du disque 4a. La fibre optique PF3 ou PF4 est introduite dans le tube creux 4b. Comme le montre la figure 3A, le disque 4a est fixé en même temps que le fil électrique W à la borne individuelle de connexion B de la planche à bornes TB. Dans ce cas, les fibres optiques sont fixées à un emplacement où elles peuvent recevoir facilement la chaleur. La figure 4 montre la fibre optique utilisée dans la présente invention. Comme on le sait bien dans l'art, la fibre optique a une structure dans laquelle un coeur 5 de verre, ou de plastique, optique, ayant un indice de réfraction élevé est enveloppé et protégé par une gaine 6 de verre ou de plastique ayant un indice de réfraction faible. On a décrit dans ce qui précède la structure d'un système de contrôle, selon la présente invention, utilisant le dispositif de détection d'anomalies au droit de la partie connexion de conducteurs. On va maintenant décrire brièvement son fonctionnement. La lumière issue de l'émetteur de lumière la entre dans la fibre optique PF2 et dans la fibre optique de comparaison PF1. La lumière transmise par la fibre optique PF2 est alors divisée, par exemple, en deux par le répartiteur de lumière 1 b, et elle entre, respectivement, dans les fibres optiques PF3 et PF4. La lumière qui a traversé la partie connexion de conducteurs 3 est collectée par le collecteur de lumière 2b et elle est dirigée vers le récepteur de lumière 2a par la fibre optique PF5. S'il y a une anomalie dans la partie connexion de conducteurs 3, la résistance de contact au droit de la borne individuelle de connexion B augmente, une grande quantité d'énergie électrique est dissipée pour produire de la chaleur, et les fibres optiques PF3 et PF4 qui sont disposées au voisinage des bornes individuelles de connexion B sont échauffées localement. Le coeur 5 et la gaine 6 (voir la figure 4) de la fibre optique sont fondus et déformés par la chaleur, et il en résulte que la lumière transmise et diffusée et interrompue en provoquant une variation de l'intensité de la lumière émise qui doit être dirigée vers le récepteur de lumière 2a. De plus, la caractéristique de perte par transmission de la lumière varie avec la variation de structure du coeur 5 et de la gaine 6 de la fibre optique. Puis, le processeur de signal de lumière 2c compare le lumière anormale avec la lumière de référence provenant de l'émetteur de lumière la, et il analyse la caractéristique de perte par transmission, afin de déterminer s'il y a, ou non, une anomalie. S'il y a une anomalie, un signal électrique est envoyé au module d'information d'anomalie 5 qui émet alors une alarme. La fibre optique de comparaison PF1 peut être omise si le processeur de signal optique 2c est pourvu d'une fonction de mémorisation de l'intensité initiale de la lumière ou de la donnée de perte par transmission. Comme fibre optique utilisée dans ce système, on choisit, de préférence, par exemple, une fibre optique fine en plastique ayant une température de service maximale relativement basse recouverte d'une isolation retardatrice de flamme. Une telle fibre optique en plastique a la particularité de pouvoir être produite en grande quantité à faible coût, de pouvoir être connectée facilement, et de présenter une faible résistance à la chaleur. Le dispositif de détection d'anomalies de la présente invention utilise au maximum la faible résistance à la chaleur de la fibre optique en plastique. C'est-à-dire que dans la fibre optique en plastique mentionnée cidessus, le coeur 5 et la gaine 6 sont fondus ou déformés, ou voient leur structure modifiée de façon perceptible par la chaleur pour provoquer une variation importante de l'intensité de la lumière émise ou de la caractéristique de perte par transmission, en permettant au processeur de signal de lumière 2c de détecter très efficacement, de façon précoce, une anomalie au droit des bornes individuelles de connexion B. Selon la présente invention, telle qu'elle est décrite ci-dessus, la fibre optique est disposée près de la partie connexion de conducteurs, et une anomalie au droit de la partie connexion de conducteurs est détectée à partir d'une variation, provoquée par la chaleur, de l'intensité de la lumière émise ou de la caractéristique de perte par transmission. Par conséquent, une fois que la fibre optique a été mise en place, toutes les parties connexion de conducteurs peuvent être contrôlées en même temps pendant le fonctionnement de l'installation de production d'électricité. De plus, puisque la tendance à l'augmentation de la résistance de contact au droit de la partie connexion de conducteurs est surveillée en permanence, toute anomalie peut être détectée de manière précoce en permettant d'empêcher que les fils électriques soient coupés et qu'un feu d'origine électrique se produise à la suite de la production de chaleur et, par conséquent, il est possible de contribuer à améliorer davantage la sécurité de l'installation et la productivité. Le contrôle régulier, qui jusqu'ici était effectué en connectant à chaque fois un instrument de mesure, est maintenant inutile. Le nombre des opérations de maintenance est largement réduit, et le personnel de maintenance est libéré de cette opération de contrôle sous tension, ce qui élimine également les accidents d'électrocution. De plus, I'utilisation de la fibre optique en plastique non seulement améliore l'effet de détection d'anomalies mais donne également comme avantage que la fibre optique et son connecteur sont disponibles à bon marché et peuvent en outre être connectés très facilement. Ceci est très efficace lorsque les fibres optiques en plastique sont connectées à un grand nombre de parties connexion de conducteurs, et ceci permet de réduire le coût de l'installation. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection d'anomalies au droit d'une partie connexion de conducteurs (3), caractérisé en ce qu'il comprend : un moyen d'émission de lumière (1) pour entrer de la lumière dans une fibre optique (PF3, PF4) disposée près de la partie connexion de conducteurs (3), et un moyen de réception de lumière (2) pour recevoir et pour traiter la lumière transmise par la fibre optique (PF3, PF4), ledit moyen de réception de lumière (2) analysant une variation de l'intensité de la lumière transmise provoquée par la chaleur produite par la résistance de contact de ladite partie connexion de conducteurs (3), ou bien analysant une variation de la caractéristique de perte par transmission pour détecter une anomalie dans ladite partie connexion de conducteurs (3). 2. Dispositif de détection d'anomalies au droit d'une partie connexion de conducteurs (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fibre optique (PF3, PF4) est disposée et montée sur une plaque à bornes (T) d'une planche à bornes (TB) qui connecte les conducteurs (W) et est disposée dans la partie connexion de conducteurs (3). 3. Dispositif de détection d'anomalies au droit d'une partie connexion de conducteurs (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fibre optique (PF3, PF4) est disposée et montée sur un cache-bornes (C) d'une planche à bornes (TB) qui connecte les conducteurs (W) et est disposé dans la partie connexion de conducteurs (3). 4. Dispositif de détection d'anomalies au droit d'une partie connexion de conducteurs (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fibre optique (PF3, PF4) est disposée et montée sur un support (4) fixé à une borne individuelle de connexion (B) d'une planche à bornes (TB) qui connecte les conducteurs (W) et est disposé dans la partie connexion de conducteurs (3). 5. Dispositif de détection d'anomalies au droit d'une partie connexion de conducteurs (3) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support (4) comprend un disque (4a) ayant une ouverture centrale (4c) pour fixer le disque à la borne individuelle de connexion (B) à l'aide d'une vis, et un tube creux (4b) placé sur un côté du disque (4a), la fibre optique étant introduite dans le tube creux (4b). 6. Dispositif de détection d'anomalies au droit d'une partie connexion de conducteurs (3) selon la revendication 1, dans lequel la fibre optique (PF3, PF4) est une fibre optique en plastique ayant une faible résistance à la chaleur.