Brevet FR2730851A1 — publié le 19960823

TRANSFORMATHUR HAUTE TENSION AMELIORE L'invention concerne un transformateur haute tension amélioré comprenant - une cuve étanche remplie d'un fluide diélectrique dans laquelle sont disposés un circuit magnétique avec au moins un enroulement, et un répartiteur de potentiel connecté à l'enroulement, et - une traversée à condensateur ayant une première extrémité connectée au répartiteur de potentiel dans la cuve, et une deuxième extrémité extérieure à la cuve, la traversée à condensateur traversant la cuve de façon étanche et électriquement isolée. Ce type de transformateur comprend donc dans la cuve étanche un certain nombre de composants difficilement accessibles une fois la cuve fermée. De ce fait il est très difficile de pouvoir déterminer et / ou quantifier les origines mécaniques et / ou électriques des défauts de fonctionnement ou de claquage dans la cuve. Notamment il est très difficile de déterminer la réponse du transformateur à des chocs à très haute tension et à très haute fréquence lors par exemple des manoeuvres de commande sur le transformateur. On connaît l'existence d'une prise de tension capacitive localisée à l'extérieur de la cuve à la base de la partie externe de la traversée. A l'heure actuelle tous les dispositifs existants de mesure ou de contrôle du transformateur sont connectés à cette prise et sont conçus pour interpréter et calculer des mesures à partir du signal issu de cette prise. Une telle prise permet notamment de monter des dispositifs de mesure de décharges partielles et / ou de vérification du bon état de la traversée. On connaît aussi des capteurs et des chaînes de mesure qui, montés sur la prise de tension capacitive, permettent de mesurer des très hautes tensions ayant une fréquence de l'ordre du Méga-Hertz et circulant dans la traversée. Un tel dispositif a été développé par l'institut de Recherche d'HYDO-QUEBEC. Cependant du fait de l'ignorance a priori de l'amplitude, tant en tension qu'en fréquence, des phénomènes de réponse du transformateur à un choc mécanique ou électrique, il arrive fréquemment que de tels dispositifs soient saturés ou délivrent des résultats aberrants aux vues des caractéristiques du transformateur. En outre il n'est pas sur que la mesure faite à partir de la prise de tension capacitive soit le reflet exact du phénomène de réponse des composants internes du transformateur. Le but de la présente invention est de fournir un transformateur haute tension du type décrit ci-dessus pourvu d'un dispositif de mesure des réponses du transformateur à des chocs à très haute tension et à très haute fréquence. A cet effet l'invention concerne un transformateur haute tension comprenant - une cuve étanche remplie d'un fluide diélectrique dans laquelle sont disposés un circuit magnétique avec au moins un enroulement, et un répartiteur de potentiel connecté à l'enroulement, et - une traversée à condensateur ayant une première extrémité connectée au répartiteur de potentiel dans la cuve et une deuxième extrémité extérieure à la cuve, ladite traversée à condensateur traversant la cuve de façon étanche et électriquement isolée, Selon l'invention le transformateur comprend en outre une sonde de champ électrique associée à la cuve et agissant comme la branche basse tension d'un diviseur de tension, ladite sonde ayant une surface conductrice exposée en regard d'un des composants du transformateur, la branche haute tension étant constituée par la surface exposée de ladite sonde et ledit composant sous tension en regard de la sonde. Avantageusement la sonde de champ électrique associée à la cuve est montée en regard du répartiteur de potentiel. Dans un mode de réalisation la cuve comprend une trappe de visite et de connexion en regard du répartiteur de potentiel, et la sonde de champ électrique est montée sur la trappe de visite. Dans un mode de réalisation de transformateur triphasé, le transformateur comprend un circuit magnétique avec trois enroulements, chaque enroulement étant relié à une traversée par l'intermédiaire d'un répartiteur de tension, et trois sondes de champ électrique, chaque sonde de champ électrique étant associée à la cuve et agissant comme une branche basse tension d'un diviseur de tension, la sonde ayant une surface conductrice exposée en regard d'un des composants constitutif d'une phase du transformateur, la branche haute tension du diviseur de tension étant constitué par la surface exposée de la sonde et le composant sous tension en regard de la sonde. L'un des avantages de la présente invention résulte du positionnement du capteur dans la cuve et non à l'extérieur de celle-ci comme l'enseigne l'art antérieur (utilisation de la prise de tension capacitive). Un autre avantage du présent transformateur résulte de l'utilisation d'une sonde de champ électrique qui, avec un bon dimensionnement, permet des mesures de très hautes tensions à des fréquences comprises entre quelques kilohertz et quelques dizaines de méga-hertz En outre, du fait que la quasi-totalité des transformateurs haute tension du type décrit ci-dessus soit déjà pourvue de trappe d'accès, un autre avantage de la présente invention est de pouvoir intégrer les sondes sur des transformateurs déjà existant sans aucune modification structurelle hors mis la substitution des trappes existantes par des trappes pourvues de la sonde. Enfin, vu les coûts générés par la maintenance de tels transformateurs la tendance des constructeurs est de prévoir les dysfonctionnements avant que ceux-ci ne se produisent (maintenance prédictive). Le transformateur selon l'invention constitue un outil de qualité pour mieux comprendre les phénomènes internes à la cuve et les corréler avec des dysfonctionnements. Une fois ces phénomènes compris et corrélés avec les dysfonctionnements, un tel transformateur associé à un dispositif de traitement des signaux émis par les sondes peut être arrêté manuellement ou automatiquement avant que certains dysfonctionnements n'interviennent. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention résulteront de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique partielle d'un transformateur selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique de détail d'un mode de réalisation d'une sonde utilisée dans un transformateur selon l'invention. le transformateur haute tension selon l'invention comprenant de façon connue: - une cuve étanche 1 remplie d'un fluide diélectrique dans laquelle sont disposés un circuit magnétique 2 avec au moins un enroulement 4, et un répartiteur de potentiel 3 connecté à l'enroulement 4, et - une traversée 5 à condensateur 6 ayant une première extrémité 7 connectée au répartiteur de potentiel 3 dans la cuve 1, et une deuxième extrémité 8 extérieure à la cuve 1. la traversée 5 à condensateur 6 traverse la cuve 1 de façon étanche et électriquement isolée connue dans l'art antérieur. Selon l'invention le transformateur comprend en outre une sonde de champ électrique 9 associée à la cuve 1 et agissant comme une branche basse tension d'un diviseur de tension, la sonde 9 ayant une face conductrice 13 exposée en regard d'un des composants 3, 4 du transformateur, la branche haute tension du diviseur de tension étant constitué par la face 13 exposée de la sonde 9 et le composant 3, 4 sous tension en regard de la sonde 9. Avantageusement la sonde de champ électrique 9 associée à la cuve 1 est montée en regard du répartiteur de potentiel 3. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures la cuve 1 comprend une trappe 10 de visite et de connexion en regard du répartiteur de potentiel 3, et la sonde de champ électrique 9 est montée sur la trappe 10 de visite. Dans une variante de réalisation non représentée le transformateur est du type triphasé. le transformateur comprend alors un circuit magnétique avec trois enroulements, chaque enroulement étant relié à une traversée par l'intermédiaire d'un répartiteur de tension, et trois sondes de champ électrique, chaque sonde de champ électrique étant associée à la cuve et agissant comme une branche basse tension d'un diviseur de tension, la sonde ayant une surface conductrice exposée en regard d'un des composants constitutif d'une phase du transformateur, la branche haute tension du diviseur de tension étant constitué par la surface exposée de la sonde et le composant sous tension en regard de la sonde. Dans une forme de réalisation non limitative (fig. 2), la sonde 9 comprend une surface métallique conductrice 15 ayant une face exposée 13 en regard d'un composant 3, 4 une surface isolante 16, isolant électriquement l'autre face de la surface métallique 15 de la trappe 10 mise à la terre et optionnellement un papier 14 isolant protecteur sur la face exposée 13. La surface métallique conductrice 15 est connectée à une sortie traversant la trappe 10 de façon étanche et isolée électriquement. Cette sortie est connectée aux différents appareillages 17 de mesure, de stockage, et de traitement du signal issu de la sonde. Avantageusement la sortie comprend une résistance d'adaptation d'impédance. L'un des avantages de la présente invention résulte du positionnement de la sonde 9 dans la cuve 1 et non à l'extérieur de celle-ci comme l'enseigne l'art antérieur (prise de tension capacitive 18). Un autre avantage du présent transformateur résulte de l'utilisation d'une sonde de champ électrique 9 qui avec un bon dimensionnement permet des mesures de très hautes tensions à des fréquences comprises entre quelques kilohertz et quelques dizaines de méga-hertz En outre, du fait que la quasi-totalité des transformateurs haute tension du type décrit ci-dessus soit déjà pourvue de trappe d'accès, un autre avantage de la présente invention est de pouvoir intégrer les sondes 9 sur des transformateurs déjà existant sans aucune modification structurelle hors mis la substitution des trappes existantes par des trappes 10 pourvues de la sonde 9. Enfin, vu les coûts générés par la maintenance de tels transformateurs la tendance des constructeurs est de prévoir les dysfonctionnements avant que ceux-ci ne se produisent. Le transformateur selon l'invention constitue un outil de qualité pour mieux comprendre les phénomènes internes à la cuve et les corréler avec des dysfonctionnements. Une fois ces phénomènes compris et corrélés avec les dysfonctionnements, un tel transformateur associé à des dispositifs 17 de traitement des signaux émis par les sondes 9 peut être arrêté manuellement ou automatiquement avant que le dysfonctionnement n'intervienne. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme du métier sans que l'on s'écarte de l'invention. REVENDICATIONS 1. Transformateur haute tension comprenant - une cuve (1) étanche remplie d'un fluide diélectrique dans laquelle sont disposés un circuit magnétique (2) avec au moins un enroulement (4), et un répartiteur (3) de potentiel connecté à l'enroulement (4), et - une traversée (5) à condensateur (6) ayant une première extrémité (7) connectée au répartiteur (3) de potentiel dans la cuve (1) , et une deuxième extrémité (8) extérieure à la cuve (1), ladite traversée (5) à condensateur (6) traversant la cuve (1) de façon étanche et électriquement isolée, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une sonde de champ électrique (9) associée à la cuve (1) et agissant comme la branche basse tension d'un diviseur de tension, ladite sonde (9) ayant une surface conductrice (13) exposée en regard d'un des composants (3, 4) du transformateur, la branche haute tension étant constituée par la surface exposée (13) de ladite sonde et ledit composant (3, 4) sous tension en regard de la sonde (9). 2. Transformateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la sonde (9) de champ électrique associée à la cuve (1) est montée en regard du répartiteur (3) de potentiel. 3. Transformateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la cuve (1) comprenant une trappe (10) de visite et de connexion en regard du répartiteur (3) de potentiel, la sonde (9) de champ électrique est montée sur ladite trappe (10) de visite. 4. Transformateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comprend - un circuit magnétique avec trois enroulements, chaque enroulement étant relié à une traversée par l'intermédiaire d'un répartiteur de tension, et - trois sondes de champ électrique, chaque sonde de champ électrique étant associée à la cuve et agissant comme une branche basse tension d'un diviseur de tension, la sonde ayant une surface conductrice exposée en regard d'un des composants constitutif d'une phase du transformateur, la branche haute tension du diviseur de tension étant constitué par la surface exposée de la sonde et le composant sous tension en regard de la sonde.