Brevet FR2788857A1 — publié le 20000728

La présente invention concerne, de façon générale, le domaine de l'appareillage électrique "moyenne tension". Elle se rapporte, plus particulièrement, à une prise de potentiel pour détecteur de défaut électrique de type dit "directionnel" ou "wattmétrique", notamment un détecteur de défaut fonctionnant avec un diviseur de tension capacitif. Un détecteur de défaut "directionnel" détermine le sens de circulation d'un courant de défaut dans une partie d'un réseau électrique, et permet de déterminer si le passage de courant correspond à une puissance active ou réactive. Il s'agit en quelque sorte d'un capteur de tension, indiquant un sens relatif de circulation du courant. Un tel détecteur peut être considéré comme une réalisation simplifiée d'un détecteur de type "wattmétrique". Les prises de courant HTA, dites aussi connecteurs séparables HTA, réalisées selon la norme NFC-33051, possèdent un diviseur capacitif utilisé pour la vérification d'absence de tension. La détection de défaut directionnelle, à l'aide de telles prises, nécessite de connaître la valeur de la tension, et le diviseur de tension est utilisé à cet effet. En pratique, un moyen de prise de potentiel doit être adapté sur le diviseur capacitif, en lieu et place d'un capuchon monté habituellement sur l'insert métallique du diviseur capacitif. Ce dispositif particulier n'étant pas normalisé, les différents fabricants de prises ne proposent pas, actuellement, des moyens de prise de potentiel universels, interchangeables et adaptables sur toutes les prises de courant du genre ici considéré. Une réalisation particulière de prise de potentiel, associée à un diviseur de tension capacitif, est décrite dans le brevet français NI 9214535/2698696 au nom du Demandeur. Cette réalisation n'est pas particulièrement étudiée en vue de la réalisation de l'étanchéité, entre la prise de courant et l'élément rapporté, en forme de capuchon, d'o part le câble électrique raccordé au point intermédiaire (point de mesure) du diviseur capacitif. Partant de cet état de la technique, la présente invention a pour but de fournir un moyen de prise de potentiel, qui puisse se fixer sur le diviseur capacitif de tous les modèles de prises de courant, se raccorder électriquement, et être étanche. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet une prise de potentiel pour détecteur de défaut électrique de type directionnel ou wattmétrique, notamment détecteur de défaut fonctionnant avec un diviseur de tension capacitif dont un élément est un insert métallique noyé dans une partie isolante d'une prise de courant ou connecteur séparable, la prise de potentiel se composant essentiellement, en combinaison: - d'un élément intérieur électriquement conducteur, lié électriquement à un câble conducteur partant de la prise de potentiel, cet élément intérieur étant adaptable élastiquement sur une vis métallique avec conformation complémentaire, serrée dans l'insert du diviseur capacitif, - d'une partie intermédiaire électriquement isolante, surmoulant l'élément intérieur, et - d'une partie extérieure électriquement conductrice, enveloppant l'élément intérieur et la partie intermédiaire et prolongée à une extrémité par une jupe annulaire apte à assurer un contact étanche sur une bride annulaire entourant l'insert métallique et faisant partie de l'enveloppe extérieure conductrice du connecteur séparable. Selon une forme de réalisation de l'invention, I'élément intérieur de la prise de potentiel est une partie en élastomère semi-conducteur, surmoulée sur une extrémité de câble dénudée, et possédant un évidement central de forme complémentaire de la vis métallique serrée dans l'insert du diviseur capacitif. La partie extérieure de la prise de potentiel est aussi réalisable en élastomère semi-conducteur, tandis que la partie intermédiaire est réalisable en élastomère électriquement isolant. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, I'élément intérieur de la prise de potentiel est un élément métallique d'allure tubulaire, surmoulé dans la partie intermédiaire et formant une pluralité de lames élastiques, séparées les unes des autres par des fentes, I'extrémité dénudée du câble étant soudée ou sertie sur cet élément métallique. Dans tous les cas, I'élément intérieur assure efficacement toutes les fonctions nécessaires, à savoir maintien de la prise de potentiel, contact électrique et étanchéité: - le maintien est assuré sur la vis, qui peut notamment présenter une tête sphérique, par l'élasticité de la partie intérieure de la prise de potentiel - la matière semi-conductrice ou métallique de l'élément intérieur permet de transmettre la tension électrique, de la vis vers le câble, pour la mesure à partir du diviseur capacitif; - le maintien sur la vis, s'accompagnant d'une compression de la prise de potentiel, assure une pression sur la face en regard appartenant au diviseur capacitif, et par conséquent une étanchéité. De plus, la partie extérieure de la prise de potentiel assure par sa jupe souple l'étanchéité périphérique, sur la partie complémentaire appartenant au diviseur capacitif, en acceptant différents diamètres pour cette partie complémentaire. Par ailleurs, étant conductrice, la partie extérieure de la prise de potentiel maintient la continuité de masse sur l'extérieur de cette prise, en s'appuyant sur l'enveloppe extérieure conductrice du connecteur séparable. Dans une forme de réalisation particulière, un condensateur du diviseur de tension capacitif est incorporé dans la partie intermédiaire isolante de la prise de potentiel, pour un meilleur traitement du signal. Comme indiqué plus haut, la vis métallique, serrée dans l'insert du diviseur capacitif, peut comporter une tête sphérique, sur laquelle se fixe élastiquement, avec serrage radial et longitudinal, I'élément intérieur de la prise de potentiel. Dans des variantes, la vis possède, pour la même fonction, une protubérance conique ou en ogive, ou encore une gorge annulaire de profil demi-rond, en "V", en ogive ou autre. La jupe annulaire, par laquelle la partie extérieure conductrice de la prise de potentiel assure les fonctions d'étanchéité et de continuité de masse, peut comporter une simple lèvre d'étanchéité annulaire, tournée vers l'intérieur. En variante, il peut s'agir d'une lèvre annulaire recevant un ressort torique qui la presse. Selon une autre possibilité, un joint torique est inséré sous la jupe annulaire, la grosseur de ce joint étant adaptée aux dimensions de la partie complémentaire appartenant au connecteur séparable. L'invention sera de toute façon mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de cette prise de potentiel pour détecteur de défaut électrique Figure 1 est une vue en coupe d'une prise de potentiel conforme à la présente invention, fixée sur un connecteur séparable à diviseur capacitif; Figure 2 est une vue en coupe d'une autre forme de réalisation de la prise de potentiel selon l'invention, représentée écartée du connecteur séparable; Figure 3 est une vue en coupe d'une variante de la prise de potentiel de la figure 1, avec condensateur incorporé; Figures 4 et 5 sont des vues de côté de variantes de la vis, sur laquelle se fixe la prise de potentiel objet de l'invention; Figures 6, 7 et 8 sont des vues de côté, partiellement en coupe, d'autres variantes de cette prise de potentiel, avec diverses configurations de la partie assurant l'étanchéité et/ou l'adaptation sur le connecteur séparable. Sur la figure 1 est représenté partiellement un connecteur séparable 1, à diviseur de tension capacitif, sur lequel est adaptable une prise de potentiel conforme à l'invention, désignée globalement par le repère 2. Le connecteur séparable 1, emmanché sur l'extrémité d'un conducteur de ligne, comprend une enveloppe extérieure conductrice 3 en élastomère, remplie d'un isolant 4 en un point duquel est noyé un insert métallique 5, constituant une partie d'un diviseur de tension capacitif. L'enveloppe extérieure 3 forme, autour de l'insert 5, une bride annulaire 6. La partie de l'isolant 4, qui enrobe l'insert 5, se prolonge en avant de la bride annulaire 6 et s'interrompt suivant une face plane circulaire 7. L'insert métallique 5 affleure la face plane circulaire 7, au centre de celle-ci. Cet insert 5 possède un trou borgne taraudé 8, débouchant sur la face plane circulaire 7. Dans le trou taraudé 8 de l'insert 5 est introduite et serrée une vis métallique 9, qui comporte successivement: une partie filetée 10, une conformation à six pans 11 permettant son serrage, une partie tronconique 12 et une tête sphérique 13. La prise de potentiel 2 comprend trois parties en élastomère surmoulées 14, 15 et 16, disposées coaxialement, leur axe commun étant désigné par le repère 17. La partie 14 la plus intérieure de la prise 2 est réalisée en élastomère semi-conducteur, par exemple en EPDM (terpolymère éthylène propylène diène) chargé de carbone. Cette partie 14 est surmoulée sur une extrémité dénudée 18 d'un câble conducteur 19 à gaine isolante, aboutissant sur le côté de la prise 2, et servant à transmettre le potentiel prélevé par l'intermédiaire du diviseur capacitif. La partie intérieure 14 de la prise 2 possède un évidement central 20 débouchant, dont la forme avec rétreint est complémentaire de l'ensemble formé par la partie tronconique 12 et la tête sphérique 13 de la vis 9. La partie intermédiaire de la prise 2 est réalisée en élastomère électriquement isolant, par exemple en EPDM non chargé. Cette partie intermédiaire 15 entoure la partie intérieure 14, sur son côté frontal et sur sa périphérie. La partie 16 le plus extérieure de la prise 2 enveloppe elle-même la partie intermédiaire 15, et est réalisée en élastomère semi-conducteur, par exemple en EPDM chargé de carbone. A son extrémité fontale, cette partie extérieure 16 forme un anneau d'accrochage 21, permettant une manoeuvre de sécurité à distance de la prise 2 à l'aide d'une perche. A son extrémité opposée, la partie extérieure 16 de la prise 2 dépasse audelà des parties intérieure 14 et intermédiaire 15, et forme une jupe annulaire souple 22, pourvue d'une lèvre d'étanchéité annulaire 23 tournée vers l'intérieur. Pour la mise en place de la prise de potentiel 2, celle-ci est présentée en face de la vis 9, et emboîtée par son évidemment central 20 sur la tête sphérique 13 de la vis 9. Ceci réalise la retenue mécanique de la prise 2, par complémentarité de formes, la compression de la matière des parties intérieure 14 et intermédiaire 15 assurant en outre un appui en force, donc un blocage avec étanchéité sur la face plane circulaire 7 du connecteur séparable 1. Lorsque la prise de potentiel 2 est ainsi fixée, la partie intérieure 14 en matière semi-conductrice assure la transmission de tension électrique entre la vis 9, donc l'insert 5, et le câble 19, pour la mesure de tension. La partie extérieure 16, également en matière semi- conductrice, maintient la continuité de masse entre l'enveloppe extérieure 3 du connecteur séparable 1 et l'extérieur de la prise de potentiel 2, cette continuité étant assurée par le serrage de la jupe souple 22 avec lèvre 23 sur l'extérieur de la bride annulaire 6 de l'enveloppe 3. De plus, la pression de la lèvre 23 autour de -- -rT- cette bride 6 assure l'étanchéité extérieure, avec adaptation à des variations de diamètres (dans certaines limites). Dans une autre forme de réalisation de la prise de potentiel 2, montrée sur la figure 2, la partie intérieure en élastomère est remplacée par un élément métallique 24, d'allure générale tubulaire, surmoulé dans la partie intermédiaire 15 en élastomère isolant. L'élément métallique 24 possède une pluralité de lames de contact profilées 25, séparées les unes des autres par des fentes 26, et réunies entre elles à une extrémité de cet élément 24. L'élasticité des lames 25 permet leur engagement et leur serrage sur la tête sphérique 13 de la vis 9, pour assurer le serrage mécanique et la continuité électrique. L'extrémité dénudée 18 du câble 19 est ici soudée ou sertie sur l'élément métallique 24. Selon une autre variante, illustrée par la figure 3, un condensateur 27 appartenant au diviseur de tension capacitif est incorporé à la prise de potentiel 2. Le condensateur 27 est noyé dans la partie intermédiaire isolante 15, deux connexions 28, 29 le reliant, respectivement, à l'extrémité de câble 18 (donc à la partie intérieure semi- conductrice 14), et à la partie extérieure semi-conductrice 16 (donc à la masse). Les figures 4 et 5 illustrent des variantes de forme de la vis métallique 9, en particulier de la partie de cette vis sur laquelle vient se fixer la prise de potentiel 2. Dans le cas de la figure 4, la tête sphérique est remplacée par une protubérance conique 30, soit constituant la pointe de la vis 9 (voir tracé en pointillés), soit située en retrait de l'extrémité de la vis (voir tracé en traits continus). Dans le cas de la figure 5, la vis 9 présente, au contraire, une gorge annulaire 31 de profil en "V". Bien entendu, la partie intérieure de la prise de potentiel 2 est, dans chaque cas, adaptée à la forme particulière de la vis 9, pour permettre la mise en place et la retenue de la prise. Enfin, les figures 6, 7 et 8 illustrent des variantes relatives à la réalisation de l'étanchéité, au niveau de la jupe souple 22 de la partie extérieure 16 de la prise de potentiel 2. Selon la figure 6, la jupe 22 forme une lèvre annulaire 32 retournée vers l'intérieur, un ressort torique 33 étant serré autour de la lèvre 32. Selon la figure 7, la jupe 22 forme une lèvre annulaire 34 retournée vers l'extérieur, un ressort torique 35 étant engagé sous cette lèvre 34. Selon la figure 8, la jupe 22 ne comporte pas de lèvre, TTT ' mais un joint torique 36 est inséré sous la jupe 22, dans une gorge de maintien, au contact de la bride 6; dans cette dernière variante, le choix de la grosseur du joint torique 36 permet une adaptation à divers connecteurs séparables. La prise de potentiel 2, décrite ci-dessus dans divers modes de réalisation, est utilisable notamment sur des prises de courant ou connecteurs séparables 1 de forme droite ou en équerre, associés à des appareillages (disjoncteurs, interrupteurs) ou à des transformateurs, sur les réseaux électriques "moyenne tension" (de 1000 V à 50000 V). Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette prise de potentiel qui ont été décrites ci- dessus, à titre d'exemples; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. En particulier, I'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention en modifiant le détail des formes de la prise de potentiel 2 et de la vis 9, sur laquelle est fixée cette prise, ou en utilisant d'autres matières pour la réalisation des diverses parties de cette prise, ou en prévoyant des aménagements particuliers, tels qu'un moyen de retenue en traction du câble 19, par exemple par cambrage de ce câble ou par pliage de son extrémité dénudée 18. REVENDICATIONS 1 - Prise de potentiel pour détecteur de défaut électrique de type directionnel ou wattmétrique, notamment détecteur de défaut fonctionnant avec un diviseur de tension capacitif dont un élément est un insert métallique (5) noyé dans une partie isolante (4) d'une prise de courant ou connecteur séparable (1), caractérisé en ce qu'elle se compose essentiellement, en combinaison: - d'un élément intérieur (14; 24) électriquement conducteur, lié électriquement à un câble conducteur (18, 19) partant de la prise de potentiel (2), cet élément intérieur (14) étant adaptable élastiquement sur une vis métallique (9) avec conformation complémentaire (13; 30; 31), serrée dans l'insert métallique (5) du diviseur capacitif, - d'une partie intermédiaire (15) électriquement isolante, surmoulant l'élément intérieur (14; 24), et - d'une partie extérieure (16) électriquement conductrice, enveloppant l'élément intérieur (14; 24) et la partie intermédiaire (15), et prolongée à une extrémité par une jupe annulaire (22) apte à assurer un contact étanche sur une bride annulaire (6) entourant l'insert métallique (5) et faisant partie de l'enveloppe extérieure conductrice (3) du connecteur séparable (1). 2- Prise de potentiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que son élément intérieur est une partie en élastomère semi-conducteur (14), surmoulée sur une extrémité de câble dénudée (18), et possédant un évidement central (20) de forme complémentaire de la vis métallique (9) serrée dans l'insert (5) du diviseur capacitif. 3 - Prise de potentiel selon la revendication 1, caractérisée en ce que son élément intérieur est un élément métallique (24) d'allure tubulaire, surmoulé dans la partie intermédiaire (1 5) et formant une pluralité de lames élastiques (25), séparées les unes des autres par des fentes (26), l'extrémité dénudée (18) du cable (19) étant soudée ou sertie sur cet élément métallique (24). 4- Prise de potentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que sa partie extérieure (16) est réalisée en élastomère semi-conducteur, tandis que sa partie intermédiaire (15) est réalisée en élastomère isolant. - Prise de potentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la vis métallique (9), serrée dans l'insert (5) du diviseur capacitif, comporte une tête sphérique (13), sur laquelle se fixe élastiquement, avec serrage radial et longitudinal, I'élément intérieur (14 24) de la prise (2). 6 - Prise de potentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la vis métallique (9), serrée dans l'insert (5) du diviseur capacitif, possède une protubérance conique (30) ou en ogive. 7- Prise de potentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la vis métallique (9), serrée dans l'insert (5) du diviseur capacitif, possède une gorge annulaire (31) de profil en "V", demi-rond ou en ogive. 8- Prise de potentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'un condensateur (27) du diviseur de tension capacitif est incorporé dans la partie intermédiaire isolante (15). 9 - Prise de potentiel selon la revendication 8, caractérisée en ce que le condensateur (7) possède deux connexions (28, 29) le reliant respectivement à l'extrémité de câble (18) et à la partie extérieure conductrice (16). - Prise de potentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la jupe annulaire (22) de la partie extérieure conductrice (16) comporte une simple lèvre d'étanchéité annulaire (23), tournée vers l'intérieur. 11 - Prise de potentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la jupe annulaire (22) de la partie extérieure conductrice (16) comporte une lèvre annulaire (32; 34) recevant un ressort torique (33; 35) qui la presse vers l'intérieur. 12 - Prise de potentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'un joint torique (36) est inséré sous la jupe annulaire (22) de la partie extérieure conductrice (16), la grosseur du joint (36) étant adaptée aux dimensions de la partie complémentaire (6) appartenant au connecteur séparable (1). 13 - Prise de potentiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que la partie extérieure (16) forme, à son extrémité frontale, un anneau d'accrochage (21) pour manoeuvre à distance à l'aide d'une perche.