Brevet FR2761541A1 — publié le 19981002

L'invention concerne un appareillage électrique comprenant une barre de conduction électrique haute tension montée à l'intérieur d'une enveloppe métallique remplie d'un gaz diélectrique et des capteurs de pression ou de densité répartis le long de l'enveloppe pour surveiller et analyser la densité moyenne du gaz dans l'enveloppe. Dans ce genre d'installation, I'apparition d'un arc électrique dans l'enveloppe doit pouvoir être détectée et localisée rapidement en vue d'une réparation locale de l'enveloppe. A cet effet, I'invention a pour objet un tel appareillage caractérisé en ce que ces capteurs de pression ou de densité sont agencés pour produire chacun un signal représentatif des vibrations sonores dues à la détonation produite par un arc électrique qui se crée à l'intérieur de l'enveloppe et en ce que ces signaux sont analysés par un système électronique pour localiser l'arc le long de l'enveloppe. L'idée à la base de l'invention est donc d'implémenter les fonctions de localisation d'arc et de surveillance de la densité du gaz dans l'enveloppe sur des moyens identiques ce qui est particulièrement économique. Ceci est rendu possible en utilisant des capteurs de pression ou de densité analogiques qui ont des temps de réponse inférieurs à une milliseconde. Ces capteurs de pression ou de densité sont montés à l'extérieur de l'enveloppe et en communication, par des trous dans l'enveloppe, avec le gaz diélectrique. Cette construction est particuliérement avantageuse puisqu'elle peut parfaitement être mise en place sur un appareillage blindé déjà prêt à fonctionner. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après en détails à l'aide des figures. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un appareillage blindé équipé de capteurs de pression ou de densité de gaz utilisés pour la localisation d'un arc électrique dans l'enveloppe. La figure 2 représente la forme d'un signal produit par un capteur de pression ou de densité en présence d'un arc dans l'enveloppe. Figure 1, un appareillage électrique haute tension sous enveloppe métallique, dit blindé, comprend une enveloppe métallique 1 remplie d'un gaz diélectrique, comme du SF6 sous une pression de quelques bars. L'enveloppe entoure une barre de conduction électrique haute tension métallique. Un tel appareillage peut être constitué par un raccordement en série de plusieurs tronçons d'enveloppe tels que 3 et 3' qui comportent chacun un élément de barre 2 ou 2' comme visible sur la figure 1. Ces tronçons, pouvant atteindre 100 mètres de long chacun, sont raccordés en série pour former une liaison de plusieurs kilomètres ou dizaines de kilomètres. Le raccordement entre deux tronçons est réalisé par un élément qui comporte une partie 4 de raccordement électrique des barres des tronçons consécutifs et une partie 5 de support mécanique des barres dans l'enveloppe des tronçons. La partie 5 peut prendre la forme d'un cône fermé qui assure ainsi un sorte de compartimentage des tronçons pour le gaz diélectrique. Des cônes à structure ouverte (non représentés) laissant passer le gaz diélectrique peuvent être disposés entre les deux extrémités de chaque tronçon pour porter la barre de celui-ci. Sur la figure 1, deux tronçons 3 et 3' sont raccordés l'un à l'autre de façon étanche et reposent au sol par l'intermédiaire de supports 6. Des moyens 7 sont prévus pour surveiller et analyser la densité moyenne du gaz à l'intérieur de l'enveloppe et plus particuliérement à l'intérieur des compartiments de l'enveloppe formés par les tronçons 3 et 3'. Ces moyens sont typiquement des capteurs de pression ou de densité. On notera que la différence entre un capteur de pression et un capteur de densité est que ce dernier est équipé d'un capteur de température intégré pour effectuer la compensation en température dans une électronique embarquée alors qu'un capteur de pression nécessite une mesure de température des gaz séparée et une électronique additionnelle. Cependant, lorsqu'un arc interne se produit, du fait des inerties thermiques, un capteur de densité se comporte comme un capteur de pression. Les signaux recueillis par ces capteurs 7 sont transmis à un système électronique 8 de traitement adapté. Comme cela apparaît sur la figure 1, ces capteurs 7 sont montés à l'extérieur de l'enveloppe 1 mais sont chacun en communication, à travers un trou dans l'enveloppe, avec le gaz diélectrique. Selon l'invention, ces mêmes capteurs sont utilisés pour localiser un arc le long de l'enveloppe 1. Dans ce cas, il s'agit de capteurs analogiques à signal de sortie 4-20mA ayant une bande passant jusqu'à une fréquence de l'ordre de 2000Hz. Un tel capteur traduit la détonation que provoque un arc électrique dans une enveloppe remplie d'un gaz diélectrique en un signal analogique qui ressemble à celui montré sur la figure 2. Figure 2, ce signal analogique S présente une amplitude (selon l'axe A) avec une augmentation en S1 ce qui traduit une montée de la pression moyenne interne dans l'enveloppe due à l'énergie apportée par l'arc et des oscillations à haut niveau d'amplitude en S2 qui correspondent aux ondes sonores dans le gaz diélectrique produites par la détonation de l'arc. Dans ce signal, la partie représentative des vibrations sonores dues à la détonation produite par un arc électrique dure typiquement quelques secondes T1 (sur l'axe t), alors que le retour de ce signal à son état initial dure typiquement quelques minutes T2. La détection d'un arc peut donc simplement se faire par détection, dans le signal S produit en sortie d'un capteur 7, d'une augmentation rapide de l'amplitude de ce signal. A noter que si la longueur d'un tronçon d'enveloppe est relativement grande, par exemple plus grande que 50 mètres, il pourra être nécessaire de répartir sur la longueur du tronçon plusieurs capteurs tels que 7 afin de détecter la présence de l'arc. Par ailleurs, avec plusieurs capteurs 7 sur la longueur d'un tronçon, il est facile de localiser l'arc sur cette longueur de tronçon en plus de la localisation du tronçon dans lequel l'arc s'est produit. Ainsi, si plusieurs capteurs 7 sont répartis le long de chaque tronçon d'enveloppe comme illustré sur la figure 1, on peut localiser assez précisément l'arc le long de l'enveloppe en déterminant, par l'intermédiaire du système 8 lequel de ces capteurs a produit un signal de plus forte amplitude. Ce capteur est celui qui est le plus proche de l'arc. Selon une autre méthode, on peut encore localiser l'arc le long de l'enveloppe en analysant dans chacun des signaux produits par les capteurs 7, le décalage temporel entre l'instant d'apparition de l'arc (donné par exemple par un système de protection) et indiqué par tO sur la figure 2 et l'instant de montée brusque du signal indiqué par tl sur la figure 2. Le décalage temporel entre ces deux instants dans chaque signal est un indicateur de la proximité de l'arc par rapport au capteur ayant produit ce signal. L'arc se situe dans ce cas à proximité du capteur ayant produit un signal avec un décalage entre tO et tl le plus petit. La connaissance du décalage de temps tl-tO pour chaque capteur répartis le long de chaque tronçon permet de localiser l'arc avec précision le long du tronçon en question. II est encore possible de localiser l'arc le long de l'enveloppe en analysant dans chaque signal, I'amplitude de la variation moyenne de pression. L'arc se situe dans ce cas à proximité du capteur ayant produit un signal avec la plus grande amplitude de variation de pression moyenne. Toutes ces méthodes de localisation peuvent facilement être implémentées par programme dans un système de traitement de données comme le système 8. En pratique, on utilisera des unités d'acquisition pour numériser les signaux produits par les capteurs 7 et pour stocker temporairement (pendant environ une seconde) les données d'acquisition. Quand un arc est détecté, ces données d'acquisition dans la période de temps située autour de l'instant d'apparition de l'arc interne sont remontées vers le système 8 pour traitement. REVENDICATIONS 1/ Un appareillage électrique comprenant une barre de conduction électrique haute tension (2,2') montée à l'intérieur d'une enveloppe métallique (1) remplie d'un gaz diélectrique et des capteurs (7) de pression ou de densité répartis le long de l'enveloppe pour surveiller et analyser la densité moyenne du gaz dans l'enveloppe, caractérisé en ce que ces capteurs de pression ou de densité sont agencés pour produire chacun un signal (S) représentatif des vibrations sonores dues à la détonation produite par un arc électrique qui se crée à l'intérieur de l'enveloppe et en ce que ces signaux sont analysés par un système électronique (8) pour localiser l'arc le long de l'enveloppe. 2/ L'appareillage selon la revendication 1, dans lequel lesdits capteurs (7) de pression ou de densité sont montés à l'extérieur de l'enveloppe et en communication, par des trous dans l'enveloppe, avec le gaz diélectrique.