Brevet FR2769989A1 — publié le 19990423

La présente invention est relative à un dispositif de détection de défauts d'isolement d'un conducteur d'une ligne de transport d'énergie électrique, en particulier d'une ligne de transport d'énergie à haute tension, de l'ordre d'une ou de quelques centaines de kV. Les conducteurs d'un réseau de distribution d'énergie électrique sont supportés par des pylônes régulièrement espacés munis d'isolateurs constitués chacun d'une chaîne d'éléments d'isolateur électrique, assurant une isolation électrique entre les conducteurs et chaque pylône. Sous l'effet de changements de conditions climatiques, des gouttelettes de condensation associées à de la pollution d'origine naturelle ou artificielle sont susceptibles d'apparaître à la surface de chaque élément d'isolateur dans lesquelles est susceptible de se propager un courant de fuite provenant de la ligne. Dans ces conditions, l'isolation électrique entre la ligne de transport et le pylône n'est plus assurée efficacement. Le but de l'invention est de détecter et localiser l'origine de tels défauts au moyen d'un dispositif de structure relativement simple et peu coûteux. Elle a donc pour objet un dispositif de détection de défauts d'isolement d'au moins un conducteur d'une ligne de transport d'énergie électrique supportée par un pylône par l'intermédiaire d'isolateurs électriques, comprenant au moins un bobinage de mesure d'un courant de fuite se propageant dans le pylône en présence d'un défaut d'isolement relié à une unité de détection du courant induit dans le ou chaque bobinage sous l'effet du courant de fuite, caractérisé en ce que le bobinage est placé dans un boîtier étanche équipé d'un passage sensiblement cylindrique coaxial au bobinage pour le montage de ce dernier autour d'une zone d'extrémité d'un desdits isolateurs. Le dispositif de détection suivant l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes - le boîtier est muni de moyens d'isolation électriques recouvrant le boîtier sur au moins une zone de contact avec l'isolateur ; - le boîtier comporte deux parties complémentaires assemblées l'une sur l'autre avec interposition d'un élément électriquement isolant - le bobinage est relié à l'usité de détection de courant de fuite au moyen d'un câble comportant un premier conducteur de passage du courant induit et deux conducteurs de raccordement à la masse raccordés l'un au pylône et l'autre à une masse de l'unité de détection - l'unité de détection comporte un circuit de mémorisation de valeurs de crête du courant induit associé à des moyens de remise à zéro périodique - l'unité de détection comporte un circuit d'échantillonnage des valeurs de crête relié au circuit de mémorisation des valeurs de crête et associé à des moyens de stockage des valeurs de crête échantillonnées - l'unité de traitement est munie de moyens de connexion pour micro-ordinateur en vue de la lecture des moyens de stockage des valeurs de crête échantillonnées et de l'effacement de ces derniers. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un pylône supportant une ligne de transport d'énergie électrique et équipé d'un dispositif de détection selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de détail, à plus grande échelle, d'un isolateur d'un pylône de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale à plus grande échelle du boîtier du dispositif équipant l'isolateur de la figure 2 ; et - la figure 4 représente le circuit électronique de l'unité de détection du dispositif de la figure 1. Sur la figure l on a représenté un pylône électrique, désigné par la référence numérique générale 10, supportant trois conducteurs, tels que 12, d'une ligne de transport d'énergie électrique triphasée à haute tension, par exemple de 225 kV. Les conducteurs 12 sont portés par le pylône 10 par l'intermédiaire d'isolateurs électriques, tels que 14. Comme cela est classique, et comme on le voit sur la figure 2, chaque isolateur 14 comporte une chaîne d'éléments 16 d'isolateur électrique disposés en série. Le dispositif de détection de défaut d'isolement équipant le pylône 12 comporte un ou plusieurs boîtiers 18 de détection de défauts d'isolement par détection d'un courant de fuite se propageant dans le pylône 10 en présence d'un défaut d'isolement. Les boîtiers sont reliés par l'intermédiaire de câbles de raccordement 20 à une unité 22 de détection d'un courant induit par chaque boîtier 18 sous l'effet du courant de fuite. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, chaque phase de la ligne de transport est équipée d'un boîtier 18 sur l'isolateur 14 suspecté. On conçoit toutefois qu'il est possible de doter le pylône d'un seul boîtier équipant un isolateur 14 de l'une des phases de la ligne. Dans ce cas, les résultats délivrés par le dispositif de détection pour l'un des isolateurs peuvent etre appliqués aux isolateurs, ces derniers étant soumis à des conditions climatiques identiques. La description détaillée d'un des boîtiers 18 de détection de défauts d'isolement va maintenant etre faite en référence à la figure 3. On voit sur cette figure que le boltier 18 comporte un carter 24 métallique généralement parallélépipédique muni d'un passage transversal 26 généralement cylindrique. I1 comporte intérieurement un bobinage 28 coaxial au passage 26 et relié à une borne de raccordement électrique 30 reliée à l'unité de détection 22 par l'intermédiaire du câble 20. Le carter 24 est constitué par l'association de deux parties complémentaires 32 et 34 assemblées l'une sur l'autre de façon étanche par des techniques classiques avec interposition d'un élément 36 électriquement isolant assurant une discontinuité électrique entre les deux parties 32 et 34. En variante, le carter 24 est entièrement réalisé en matériau électriquement isolant, par exemple en "Plexiglas" ou en verre. On voit en outre sur cette figure que le boîtier 18 comprend des moyens d'isolation électriques complémentaires, désignés par la référence numérique 38 recouvrant au moins la zone du carter 24 destinée à venir en contact avec l'isolateur. Ces moyens sont constitués par une pièce cylindrique 40 électriquement isolante, par exemple en "Plexiglas" recouvrant la surface périphérique du passage 26, prolongée par deux pièces annulaires d'extrémité 42 et 44 recouvrant la zone située au voisinage du bord du passage 26 des deux faces mutuellement opposées du carter 24. Enfin de la graisse à base de silicone peut être appliquée sur le carter 24 pour améliorer son étanchéité et son isolation électrique. Pour monter le boîtier sur le pylône 10, on démonte un isolateur et l'on insère le boîtier 18 en faisant passer la zone d'extrémité de l'isolateur venant se fixer sur le pylône 10 connue sous l'appellation "capot", à travers le passage 26. On fixe ensuite l'isolateur 14 sur le pylône. Le boîtier 18 étant isolé de l'isolateur 14 sur lequel il est monté par les moyens électriquement isolants 38, aucun courant, susceptible de fausser les mesures, ne peut se propager dans le carter 24. Lorsqu'un courant de fuite dû à un défaut d'isolement se propage sur la surface de l'isolateur, ce courant génère dans le bobinage 28 un courant induit, lequel courant induit est transmis à l'unité de détection par l'intermédiaire du câble conducteur 20. Ce câble 20 comporte trois conducteurs coaxiaux, à savoir : un conducteur central de transmission du courant induit, et deux conducteurs externes coaxiaux raccordés l'un au poteau 10 et l'autre à la masse de l'unité de détection 22. On améliore ainsi la qualité de la mesure effectuée en supprimant les effets d'antenne. La description du circuit électronique de l'unité de détection 22 va maintenant être faite en référence à la figure 4. Cette unité 20 assure la détection du courant induit par le bobinage 28 sous l'action du courant de fuite et mémorise le ou les courants détectés en vue de la lecture ultérieure par un opérateur des valeurs détectées. On voit sur cette figure que le circuit électronique de l'unité de détection 22 comporte en entrée, relié au boltier illustré par le bobinage 28, un premier étage d'amplification 46 constitué par un amplificateur 48 noninverseur associé à des résistances R1 et R2 de réglage du gain en tension. Par exemple, ces résistances R1 et R2 sont respectivement égales à 10 kohm et 30 kohm afin d'obtenir un gain en tension égal à 4. En outre, la borne non inverseuse de l'amplificateur 48 est raccordée à la masse par une résistance R3 d'adaptation d'impédance, par exemple égale à 1 Mohm. La sortie de l'étage 46 d'amplification est raccordée à l'entrée d'un étage 50 de mémorisation à base d'amplificateur opérationnel assurant une mémorisation des valeurs de crête du courant induit délivré par le bobinage 28, associé à un circuit 52 de remise à zéro périodique. Le circuit de mémorisation 50 comporte un amplificateur 54 dont la borne non inverseuse est raccordée à la sortie de l'étage d'amplification 46 et dont la borne inverseuse est raccordée d'une part à la masse par un condensateur C1 de mémorisation de crête et, d'autre part, à sa sortie par une diode D1 évitant la décharge du condensateur C1 et la mémorisation des crêtes négatives. En outre, la cathode de la diode D1, raccordée au condensateur C1, est connectée au circuit 52 de remise à zéro périodique afin de décharger périodiquement le condensateur C1. Le circuit 52 de remise à zéro comporte un oscillateur 56 astable associé à des résistances R4 et R5 et à des condensateurs C2 et C3 de réglage de la période d'impulsions de remise à zéro délivrées par le circuit 52. Par exemple, les résistances R4 et R5 ont respectivement des valeurs égales à 2 kohms et 377 kohms et les condensateurs C2 et C3 ont respectivement des valeurs égales à 1000 microFarrads et 1 nanoFarrad de manière à obtenir des impulsions de période égale à 5 mn et de durée égale à 1 seconde. La sortie de l'oscillateur 56 est raccordée à un étage d'inversion 58 de type classique dont la sortie est connectée entre la diode D1 et le condensateur C1. En présence d'un courant induit délivré par le bobinage 28, le circuit 50 de mémorisation des valeurs de crête conserve, aux bornes du condensateur C1, la valeur de crête atteinte par le courant induit. Toute nouvelle valeur du courant supérieure à celle précédemment mémorisée sera stockée en lieu et place de cette dernière. La valeur de la tension mémorisée, présente aux bornes du condensateur C1, est proportionnelle à la valeur du courant induit délivré par le bobinage 28. Elle peut par exemple varier entre 0 et 2,5 V. La durée de mémorisation est égale à 5 mn. En effet, et comme mentionné précédemment, passé ce délai, une impulsion de remise à zéro est délivrée par le circuit 52 de remise à zéro périodique, laquelle impulsion décharge le condensateur C1. La tension mémorisée est délivrée en entrée d'un circuit d'échantillonnage 60, par l'intermédiaire d'un étage suiveur 62, de type classique, adaptant le signal présent aux bornes du condensateur C1 au circuit échantillonneur 60. Le circuit d'échantillonnage 60 est un circuit de type classique. I1 ne sera donc pas décrit en détail par la suite. On notera toutefois qu'il comporte des moyens de stockage dans lesquels sont mémorisées périodiquement, par exemple sur une période égale à 2 mn, les valeurs de crête délivrées par le circuit de mémorisation 50, proportionnelles au courant de fuite et variant, comme mentionné précédemment, par exemple de O à 2,5 V. Le circuit électronique du boîtier 20 comporte une liaison série 64 pour la connexion d'un micro-ordinateur portable 66 permettant la lecture et l'effacement des données. échantillonnés et mémorisées dans le circuit d'échantillonnage 60. On notera enfin que les moyens de stockage du circuit d'échantillonnage 60 ainsi que les moyens d'alimentation du circuit de l'unité de détection 20 sont suffisamment grands pour permettre un espacement des lectures de données stockées, par exemple d'une durée allant de 30 à 45 jours. De même, la carte électronique est alimentée par des batteries sans entretien de 12 V chacune, et dont les capacités sont adaptées en fonction de la durée de stockage des valeurs de crête. On peut donc suivre l'évolution du comportement des isolateurs électriques pendant des périodes de temps relativement longues et détecter l'apparition de dysfonctionnements traduisant l'apparition de défauts d'isolement de la ligne de transport d'énergie électrique. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection de défauts d'isolement d'au moins un conducteur (12) d'une ligne de transport d'énergie électrique supportée par un pylône (10) par l'intermédiaire d'isolateurs électriques (14), comprenant au moins un bobinage (28) de mesure d'un courant de fuite se propageant dans le pylône (10) en présence d'un défaut d'isolement relié à une unité de détection (22) du courant induit dans le ou chaque bobinage sous l'effet du courant de fuite, caractérisé en ce que le bobinage (28) est placé dans un boîtier (18) étanche équipé d'un passage (26) sensiblement cylindrique coaxial au bobinage (28) pour le montage de ce dernier autour d'une zone d'extrémité d'un desdits isolateurs (14). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (18) est muni de moyens d'isolation électriques (38) recouvrant le boîtier sur au moins une zone de contact avec l'isolateur (14). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le boîtier (18) comporte deux parties complémentaires (32,34) assemblées l'une sur l'autre avec interposition d'un élément électriquement isolant (36). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bobinage (38) est relié à l'unité (22) de détection de courant de fuite au moyen d'un câble (20) comportant un premier conducteur de passage du courant induit et deux conducteurs de raccordement à la masse raccordés l'un au pylône et l'autre à une masse de l'unité de détection (22). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'unité de détection (22) comporte un circuit (50) de mémorisation de valeurs de crête du courant induit associé à des moyens (52) de remise à zéro périodique. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'unité de détection (22) comporte un circuit d'échantillonnage (60) des valeurs de crête relié au circuit (50) de mémorisation des valeurs de crête et associé à des moyens de stockage des valeurs de crête échantillonnées. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'unité de traitement (22) est munie de moyens de connexion (64) pour micro-ordinateur en vue de la lecture des moyens de stockage des valeurs de crête échantillonnées et de l'effacement de ces valeurs.