Brevet FR2770294A1 — publié le 19990430

L'invention concerne un procédé pour déterminer un taux de fuite à partir d'une série de valeurs de densité d'un gaz diélectrique contenu sous pression dans une enveloppe à l'intérieur de laquelle est disposé un appareillage électrique traversé par un courant électrique, chaque valeur de densité étant calculée par une unité d'enregistrement et de traitement à partir de couples correspondants de valeurs de pression et de température délivrées simultanément par un capteur de pression et par un capteur de température fixés sur l'enveloppe par l'extérieur et communiquant avec le gaz diélectrique. Un disjoncteur de réseau de distribution ou de générateur constitue une application d'un tel appareillage électrique, dans lequel le gaz diélectrique contenu dans l'enveloppe est par exemple l'hexafluorure de soufre SF6. Présent sous une pression de quelques bars à l'état pur ou mélangé avec un autre gaz comme l'air ou le tétrachlorure de carbone CCI4, le SF6 est utilisé pour éteindre un arc électrique qui se forme dans l'enveloppe lors de l'ouverture du disjoncteur. Le capteur de pression et le capteur de température sont montés par l'extérieur sur l'enveloppe et communiquent avec le gaz diélectrique par un conduit formé dans l'épaisseur de l'enveloppe. Chaque enregistrement de la pression et de la température mesurées simultanément par ces capteurs permet de calculer une valeur de densité qui est représentative de la densité réelle du gaz diélectrique contenu dans l'enveloppe aux incertitudes de mesure près. On sait que la mesure de la température simultanément à celle de la pression permet, par une compensation en température, de s'affranchir d'une diminution de pression qui ne résulte non pas d'une perte de masse ou d'une fuite du gaz diélectrique hors de l'enveloppe, mais seulement d'une contraction du gaz diélectrique sous l'effet d'une diminution de sa température. Avec le procédé qui vient d'être décrit, il est possible de contrôler des pertes de masse de quelques pour-cent par an. Cependant, des normes sur la protection de l'environnement peuvent établir à terme un contrôle à un pour-mille par an, et notamment pour le SF6 ou le CCI4. La compensation en température se révèle à elle seule insuffisante pour garantir un contrôle aussi précis, dans la mesure o la valeur mesurée de la pression est corrigée par rapport à la valeur mesurée de la température et non pas par rapport à la valeur réelle de la température du gaz diélectrique contenu dans l'enveloppe. Le but de l'invention est d'améliorer la précision de mesure d'un taux de fuite d'un gaz diélectrique contenu dans une enveloppe d'un appareillage électrique. A cet effet, I'invention a pour objet un procédé pour déterminer un taux de fuite à partir d'une série de valeurs de densité d'un gaz diélectrique contenu sous pression dans une enveloppe à l'intérieur de laquelle est disposé un appareillage électrique traversé par un courant électrique, chaque valeur de densité étant calculée par une unité d'enregistrement et de traitement a partir de couples correspondants de valeurs de pression et de température délivrées simultanément par un capteur de pression et par un capteur de température fixés sur l'enveloppe par l'extérieur et communiquant avec le gaz diélectrique, caractérisé en ce que chaque valeur de densité est indexée par l'unité d'enregistrement et de traitement en fonction d'une valeur du courant électrique et une valeur d'un paramètre climatique d'un milieu dans lequel est disposée l'enveloppe, enregistrées simultanément à chaque couple correspondant de valeurs de pression et de température, pour déterminer le taux de fuite à partir de taux de fuite indexés qui sont obtenus à partir de valeurs de densité indexées par un même index. Selon l'invention, les valeurs du courant électrique qui traverse l'appareillage électrique sont enregistrées pour prendre en compte un échange thermique entre cet appareillage et le gaz diélectrique contenu dans l'enveloppe. De même, les valeurs du paramètre climatique du milieu dans lequel est disposée l'enveloppe sont enregistrées pour prendre en compte un échange thermique entre le milieu et le capteur de température fixé sur l'enveloppe. Tout écart entre la température réelle du gaz diélectrique et la température mesurée par le capteur fixé l'enveloppe, dû par exemple à une différence d'inertie thermique du gaz et de la sonde de température montée dans le capteur, reste sensiblement le même s'il est engendré par un courant électrique sensiblement constant et par un paramètre climatique sensiblement constant également. L'enregistrement d'une valeur de courant électrique et d'une valeur du paramètre climatique simultanément à chaque couple correspondant de valeurs de pression et de température permet à l'unité d'enregistrement et de traitement d'assigner un même index à des valeurs de densité associées à des valeurs de courant électrique voisines entre elles et à des valeurs du paramètre climatique également voisines entre elles. D'o il résulte qu'un taux de fuite indexé, calculé à partir de valeurs de densité de même index, ne dépend que d'une façon négligeable de l'écart sensiblement constant qui existe entre la température réelle du gaz diélectrique et la température mesurées par le capteur fixé sur l'enveloppe. La précision de mesure du taux de fuite indexé est ainsi améliorée, de même que la détermination du taux de fuite, obtenu par une moyenne de taux de fuite indexé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description illustrée par les dessins. La figure 1 est un schéma bloc comprenant un appareillage électrique sur lequel est mis en oeuvre le procédé selon l'invention. La figure 2 montre une série d'enregistrements effectués selon le procédé de l'invention. La figure 3 montre deux tracés de calcul d'un taux de fuite indexé selon le procédé de l'invention. Un appareillage électrique, par exemple un disjoncteur, est schématisé, figure 1, sous la. forme d'un plein 4 disposé dans une enveloppe 1 cylindrique remplie d'un gaz diélectrique 7 comme le SF6 sous une pression de quelques bars. Le disjoncteur est relié à deux amenées de courant 3 et 5. Un capteur de pression et un capteur de température sont fixés sur l'enveloppe par l'extérieur. Dans l'exemple de la figure 1, le capteur de pression 11 est équipé d'une sonde de température interne, et n'impose pas de monter un deuxième capteur de température. Le capteur de pression communique avec le gaz diélectrique contenu dans l'enveloppe par un conduit 9 relativement étroit qui contient la sonde de température et un détecteur de pression, par exemple une membrane élastique. Le capteur de pression 11 délivre vers une unité d'enregistrement et de traitement 13 un couple de valeurs de pression P et de température T acquises simultanément. Les couples de valeurs sont enregistrés par exemple toutes les heures pendant une période de temps d'une année pour former une série annuelle d'enregistrements. Il est également prévu d'enregistrer les couples de valeurs de pression et de température d'une façon sporadique pendant cette période de temps, par exemple à chaque changement significatif de la température mesurée. Chaque couple de valeurs est traité par l'unité d'enregistrement et de traitement 13 pour calculer une valeur de la densité du gaz diélectrique contenu dans l'enveloppe en utilisant par exemple une équation d'état empirique et connue dans la littérature. Selon l'invention, le procédé prévoit d'enregistrer simultanément à chaque couple de valeurs de pression et de température, une valeur du courant électrique traversant l'appareillage électrique, et une valeur d'un paramètre climatique du milieu dans lequel est disposée l'enceinte. Dans l'exemple de la figure 1, un premier appareil de mesure 17 du type d'un ampèremètre est disposé en dérivation sur les deux amenées de courant 3 et 5 pour délivrer vers l'unité d'enregistrement et de traitement 13 une valeur de l'intensité I du courant électrique. Un deuxième appareil de mesure 15 comprenant un thermomètre est disposé dans le milieu ambiant de l'enveloppe 3 qui est en général l'air atmosphérique, pour délivrer vers l'unité d'enregistrement et de traitement 13 une valeur de la température Text de l'air. Il est prévu de mesurer avec l'appareil de mesure 15 d'autres paramètres climatiques du milieu ambiant de l'enveloppe 3, comme par exemple, le rayonnement solaire dirigé sur l'enveloppe, le degré d'humidité de l'air atmosphérique, ou la vitesse du vent, I'appareil de mesure 15 étant équipé de capteurs correspondant à chacun de ces paramètres climatiques. Les valeurs du courant électrique et du paramètre climatique sont traitées par l'unité 13 pour assigner un index à la valeur de la densité calculée à partir de chaque couple correspondant de valeurs de pression et de température. Sur la figure 2, on a représenté une série de n = 10 enregistrements acquis par l'unité 13, qui comportent chacun un couple de valeurs de pression Pn, et de température Tn, une valeur de courant électrique, et une valeur de température de l'air. Une valeur du courant électrique, en ampères, est admise dans l'un des quatre intervalles suivants: Il = [0 - 500], 12 = [500 - 1000], 13 = [1000 - 1500] et 14 = [1500 - 2000]. Si la valeur du courant électrique n'est comprise dans aucun de ces intervalles, I'enregistrement est stocké dans une mémoire séparée de l'unité 13. Une valeur de la température extérieure, en degrés celsius, est admise dans l'un des trois intervalles suivants: 15 = [-10 - 0], 16 = [0 - ] et 17 = [10 - 20]. Si la valeur de la température extérieure n'est comprise dans aucun de ces intervalles, I'enregistrement est stocké dans une mémoire séparée de l'unité 13. Un index est constitué par un intervalle de valeurs du courant électrique réuni a un intervalle de valeurs du paramètre climatique. Les quatre intervalles de valeurs de courant électrique et les trois intervalles de valeurs de la température extérieure forment par réunion deux à deux douze index distincts C1 à C12. Les quatre valeurs de densité déterminées à partir des enregistrements qui portent les numéros 1, 4, 8 et 10 sont associées à quatre valeurs de courant électrique admises dans le même premier intervalle Il et à quatre valeurs de la température de l'air admises dans le même deuxième intervalle 15. Ces quatre densités ont le même index C1 défini par la réunion de l'intervalle Il et 15. Les six valeurs de densité déterminées à partir des enregistrements qui portent les numéros 2, 3, 5, 6, 7 et 9 sont associées à six valeurs de courant électrique admises dans le même premier intervalle 14 et à six valeurs de la température de l'air admises dans le même deuxième intervalle 15. Ces six densités ont le même index C10 défini par la réunion de l'intervalle 14 et 15. L'exemple de la figure 2, qui ne comprend qu'un paramètre climatique, se généralise aisément à plusieurs paramètres climatiques. A l'issue de la série, ou en cours de série si le nombre d'enregistrements déjà acquis est suffisant, des valeurs de densité ayant un même index sont traitées pour calculer un taux de fuite indexé Ti. Figure 3, on a reporté des valeurs de densité en fonction du numéro des enregistrements pour les index C1 et C10 montrés dans la figure 2 et symbolisés respectivement par des triangles et des carrés. Ces valeurs s'organisent en deux ensembles distincts qui dessinent sensiblement deux droites. L'unité d'enregistrement et de traitement 13 effectue sur chaque ensemble de valeurs de densité de même index, une régression linéaire et calcule un taux de fuite indexé Ti et -10 par la pente de chacune des deux droites. On remarque que les deux droites sont sensiblement parallèles entre elles et qu'elles sont décalées dans la direction de l'axe qui portent les valeurs de densité. Ce décalage s'interprète par deux écarts de température entre la température mesurée par le capteur et la température réelle du gaz diélectrique sensiblement constants pour chaque droite mais différent d'une droite à l'autre. Le parallélisme des droites illustre le fait que tout écart constant est pratiquement sans influence sur le taux de fuite indexé calculé à partir de valeurs de densité ayant le même index. D'o il résulte que la précision de mesure des taux de fuite indexés et celle du taux de fuite T, obtenu par une moyenne de taux de fuite indexé, est d'autant plus élevée que les intervalles de valeurs du courant électrique et du paramètre climatique réunis dans un index sont plus étroits. REVENDICATIONS 1. Procédé pour déterminer un-taux de fuite à partir d'une série de valeurs de densité d'un gaz diélectrique (7) contenu sous pression dans une enveloppe (1) à l'intérieur de laquelle est disposé un appareillage électrique (4) traversé par un courant électrique (I), chaque valeur de densité étant calculée par une unité d'enregistrement et de traitement (13) à partir de couples correspondants de valeurs de pression (P) et de température (T) délivrées simultanément par un capteur de pression et par un capteur de température fixés sur l'enveloppe par l'extérieur et communiquant avec le gaz diélectrique, caractérisé en ce que chaque valeur de densité est indexée par l'unité d'enregistrement et de traitement (13) en fonction d'une valeur du courant électrique (I) et une valeur d'un paramètre climatique (Text) d'un milieu dans lequel est disposée l'enveloppe, enregistrées simultanément à chaque couple correspondant de valeurs de pression (P) et de température (T), pour déterminer le taux de fuite (r) à partir de taux de fuite indexés ( disposée l'enveloppe. 3. Le procédé selon la revendication 1, dans lequel le paramètre climatique est le rayonnement solaire traversant l'air dans lequel est disposée l'enveloppe. 4. Le procédé selon la revendication 1, dans lequel le paramètre climatique est le degré d'humidité de l'air dans lequel est disposée l'enveloppe. g 5. Le procédé selon la revendication 1, dans lequel le paramètre climatique est la vitesse du vent de l'air dans lequel est disposée l'enveloppe. 6. Le procédé selon l'une des revendications I à 6, dans 5. lequel les enregistrements sont effectués d'une façon régulière sur une période de temps. 7. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les enregistrements sont effectués d'une façon sporadique sur une période de temps.