Brevet FR2849208A1 — publié le 20040625

La présente invention concerne un dispositif de mesure de la résistance électrique d'un élément isolant. De tels dispositifs sont utilisés pour mesurer et contrôler la résistance électrique d'outils isolants destinés à des travaux sur des équipements sous tension et notamment des perches. Ces contrôles permettent de détecter des outils présentant des défauts d'isolation sous la forme d'une résistance non infinie susceptible de permettre l'apparition d'un courant sur l'outil isolant. De tels défauts peuvent être des défauts de surface ou encore des 10 défauts internes. Les dispositifs existants de mesure comportent de manière générale un passage pour un élément isolant, une électrode émettrice raccordée à un générateur de signaux sinusofdaux pour transmettre ces signaux audit élément isolant, et une électrode réceptrice raccordée à des moyens de mesure de 15 I'intensité des signaux transmis par l'électrode émettrice à l'électrode réceptrice au travers dudit élément isolant. De tels dispositifs sont facilement transportables et permettent de détecter des défauts à la surface de l'élément isolant, notamment par l'apparition de courant de fuite de surface. Cependant, ces dispositifs ne permettent pas de détecter d'éventuels défauts internes des éléments isolants testés dont la résistance linéique est supérieure à 10 M Q/cm. En effet, dans une telle configuration, le couplage capacitif direct entre les électrodes empêche la détection d'un courant de fuite interne d à des défauts 25 de résistance électrique élevée, tels que des défauts dont la résistance se situe dans la gamme de 100 M Q /cm à 1 G Q /cm. Ces dispositifs, du fait de la forme de leurs électrodes, ne permettent pas de tester des formes quelconques d'outils isolants, notamment des outils ayant une tige de manoeuvre de petit diamètre accolée à une perche support de diamètre plus 30 important. Le but de la présente invention est de résoudre ce problème en définissant un dispositif permettant de mesurer la résistance intense d'un élément isolant de forme quelconque, notamment supérieure à 100 M Q /cm. A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif de mesure de la résistance électrique d'un élément isolant, du type comportant une entrée et une sortie qui définissent un passage muni de moyens de positionnement d'un élément isolant à tester, une électrode émettrice disposée dans le passage, raccordée à un 5 générateur de signaux sinusodaux et adaptée pour transmettre ces signaux audit élément isolant, et une électrode réceptrice disposée dans le passage et raccordée à des moyens de mesure de l'intensité des signaux transmis par l'électrode émettrice au travers dudit élément isolant, caractérisé en ce que lesdites électrodes émettrice et réceptrice sont espacées l'une de l'autre le long dudit passage, et en ce 10 que le dispositif comporte une électrode de garde disposée le long dudit passage entre lesdites électrodes émettrice et réceptrice, séparée de celles-ci et raccordée à un potentiel de référence afin de réduire le couplage capacitif direct entre lesdites électrodes émettrice et réceptrice. Suivant d'autres caractéristiques: ladite électrode de garde est adaptée pour être en contact avec la surface dudit élément isolant afin d'empêcher la propagation d'un courant de fuite de surface entre ladite électrode émettrice et ladite électrode réceptrice, de sorte que l'intensité des signaux électriques captés par ladite électrode réceptrice est essentiellement fonction de la résistance linéique interne dudit élément isolant le 20 long dudit passage; ladite électrode de garde est adaptée pour être disposée à proximité dudit élément isolant sans contact avec celui-ci, de sorte que l'intensité des signaux électriques captés par ladite électrode réceptrice est essentiellement fonction de la résistance linéique interne et externe dudit élément isolant le long dudit passage; ledit générateur de signaux sinusodaux est adapté pour générer des signaux sinusodaux d'une amplitude crête à crête d'environ 100 volts et d'une fréquence de 10 Hz à 100 Hz environ, notamment de 10 Hz à 50 Hz environ; il comporte des moyens de protection contre les perturbations électromagnétiques afin de limiter le parasitage des signaux électriques collectés 30 par ladite électrode réceptrice; lesdits moyens de protection contre les perturbations électromagnétiques comportent un boîtier métallique dans lequel sont disposées lesdites électrodes émettrice, réceptrice et de garde; lesdits moyens de protection contre les perturbations électromagnétiques comportent des moyens électroniques de traitement embarqué disposés à proximité de l'électrode réceptrice afin de traiter directement les signaux électriques après qu'ils aient été collectés par ladite électrode réceptrice; il est formé de deux parties, la première partie, dite sonde, comportant au moins lesdites électrodes émettrice, réceptrice et de garde et étant raccordée par des moyens de raccordement à une seconde partie, dite boîtier de commande, qui comporte au moins ledit générateur de signaux sinusodaux et lesdits moyens de mesure; lesdits moyens de raccordement sont amovibles et en ce que ledit boîtier de commande comporte des moyens de commutation permettant d'adapter ledit boîtier de commande à différentes sondes; il comporte des moyens de comparaison de l'intensité des signaux délivrés par lesdits moyens de mesure, avec une valeur de seuil prédéterminée; lesdits moyens de comparaison sont reliés à un interface utilisateur de manière à alerter un utilisateur lorsque ladite intensité des signaux délivrés par les moyens de mesure dépasse ledit seuil prédéterminé; I'une au moins des électrodes est adaptée pour être en contact avec sensiblement toute la périphérie de l'élément isolant; l'une au moins des électrodes est formée d'une brosse de filaments conducteurs. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins, sur lesquels: la figure 1 représente une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention; la figure 2 A représente une vue de côté partielle d'une partie du dispositif de la figure 1; et la figure 2 B représente une vue en bout partielle d'une partie du 30 dispositif des figures 1 et 2. La figure 1 représente dans une vue en perspective un dispositif selon l'invention Ce dispositif est formé de deux parties, une sonde 2 destinée à être directement en contact avec un élément isolant et un boîtier de commande 4 éloigné de la sonde et raccordable à celle-ci grâce à des moyens de connexion amovibles 6 formés par exemple de câbles, tels que des câbles dits BNC. Dans le mode de réalisation décrit, la sonde 2 est formé d'un boîtier métallique 3 de forme générale de parallélépipède rectangle Ce boîtier comporte 5 une entrée 8 et une sortie 10 formées respectivement sur des faces opposées du boîtier 2 et définissant un passage 12 pour un élément isolant, tel qu'une perche 14 de forme générale cylindrique. Dans le mode de réalisation décrit, I'entrée 8 et la sortie 10 comportent respectivement des rouleaux d'entrée 8 a, 8 b et de sortie 10 a, 10 b, permettant 10 d'assurer le coulissement aisé de l'élément isolant 14 au travers du passage 12 défini dans la sonde 2. Afin de faciliter l'utilisation de la sonde 2, le boîtier métallique 3 est articulé le long d'un de ses côtés de manière à pouvoir être ouvert en deux selon sa longueur pour disposer facilement la perche 14 le long du passage 12. Ainsi, le passage 12 s'étend au travers de la sonde 2 selon sa longueur et permet le passage de l'élément isolant 14 au travers de la sonde 2 sensiblement le long de l'axe longitudinal du boîtier, représenté par la référence numérique 16. La sonde 2 comporte une électrode émettrice 18 destinée à transmettre des signaux électriques à l'élément isolant 14, ainsi qu'une électrode réceptrice 20 20 destinée à la réception des signaux électriques transmis au travers de l'élément isolant 14. Les électrodes émettrice 18 et réceptrice 20 sont séparées l'une de l'autre et sont disposées le long du passage 12 L'électrode 18 est voisine de la sortie 10 et l'électrode 20 est voisine de l'entrée 8. Par ailleurs, la sonde 2 comporte également une électrode de garde 22 disposée le long du passage 12 entre les électrodes émettrice 18 et réceptrice 20 et séparée de celles-ci. Dans le mode de réalisation décrit, les électrodes 18, 20 et 22 sont formées de brosses de filaments conducteurs, tels que des filaments de fibre de 30 carbone, formant ainsi trois électrodes de forme générale allongée, disposées parallèlement les unes aux autres le long du passage 12 et perpendiculairement à l'axe 16. Les électrodes 18, 22 et 20 sont chacune formées de deux brosses positionnées l'une en face de l'autre, respectivement sur les faces internes inférieure et supérieure du boîtier métallique 3 de la sonde 2, afin de permettre l'articulation de ce boitier 3 ainsi que cela a été décrit précédemment. L'utilisation de telles électrodes permet une adaptation aisée de la sonde 2 à différentes formes et diamètres d'éléments isolants tout, en permettant un contact électrique sensiblement sur l'ensemble de la périphérie de ces éléments. Les figures 2 A et 2 B représentent respectivement une vue de côté de l'intérieur du boîtier et une vue en bout de la sonde 2, faisant apparaître des indications de dimensionnement de l'exemple décrit. Il apparaît au vu de ces figures, que le boîtier métallique 3 a une 10 longueur A de 36 cm, une hauteur B de 12,5 cm et une largeur C de 16,5 cm. Chaque moitié supérieure et inférieure des électrodes émettrice 18 et réceptrice 20, est formée d'une brosse en fibre de carbone ayant une largeur D de 14,5 cm, une épaisseur E de 6 cm et une hauteur F de 3 cm. En outre, les électrodes émettrice 18 et réceptrice 20, sont toutes deux 15 montées sur des supports isolants 23, de sorte qu'elles sont électriquement isolées par rapport au boîtier métallique de la sonde 2. L'électrode de garde 22 est quant à elle formée de deux balais/brosses en filaments de fibre de carbone de 14,5 cm de large, de 2 cm d'épaisseur G et de 3 cm de hauteur F Les deux parties de l'électrode de garde 22 sont mises 20 directement au contact avec le boîtier 2, de sorte que l'électrode de garde 22 et le boîtier métallique 3 de la sonde 2, sont au même potentiel. Les électrodes dites émettrice 18 et réceptrice 20, sont chacune éloignées de l'électrode de garde 22, d'une distance d au moins égale à 6 cm, de sorte que des filaments en fibre de carbone de deux électrodes adjacentes ne 25 peuvent en aucun cas être amenés en contact l'un avec l'autre, même lorsqu'ils sont rabattus dans la direction les uns des autres. Grâce aux moyens de connexion amovibles 6, l'électrode émettrice 18 est raccordée à un générateur de signaux sinusodaux 24, adapté pour générer, dans le mode de réalisation décrit, des signaux sinusodaux d'une tension crête à 30 crête de l'ordre d'une centaine de volts et d'une fréquence de l'ordre de 10 Hz à Hz et préférentiellement de l'ordre de 10 Hz à 50 Hz. De même, l'électrode réceptrice 20 est reliée à des moyens de mesure 26 adaptés pour la mesure des signaux électriques collectés par l'électrode réceptrice 20 sur l'élément isolant 14. Dans le mode de réalisation décrit, les moyens de mesure 26 sont reliés à des moyens de comparaison à seuil réglable 27 puis à une interface utilisateur 28 formée par exemple de deux diodes et/ou d'un indicateur sonore, indiquant un résultant bon ou mauvais de test de l'élément isolant 14. Enfin, l'électrode de garde 22 est raccordée à un potentiel neutre de référence 30 afin de réduire le couplage capacitif direct entre l'électrode électrique 18 et l'électrode réceptrice 20, de sorte que les signaux collectés par l'électrode réceptrice 20 correspondent essentiellement aux signaux transmis par couplage capacitif à partir de l'électrode émettrice 18 et au travers de l'élément isolant 14. L'intensité des signaux électriques captés par l'électrode réceptrice 20 est donc directement fonction de la résistance linéique de l'élément isolant 14 le long du passage 12, soit encore le long de l'axe 16. Le générateur 24 de signaux sinusodaux est réalisé de manière classique, par exemple en mettant en oeuvre un modulateur, relié à un générateur 15 et à un amplificateur. Les moyens de mesure 26 sont formés d'une chaîne de traitement de signal comportant, par exemple, un amplificateur et un redresseur permettant de délivrer une tension continue représentative de l'intensité des signaux collectés par l'électrode réceptrice 20. Avantageusement, la sonde 2 comporte également des moyens électroniques de traitement embarqués dans le boîtier 3, repérés par la référence numérique générale 32 Ces moyens sont formés par exemple d'un amplificateur et d'un filtre permettant ainsi d'amplifier et de filtrer les signaux collectés par l'électrode réceptrice 20 à l'intérieur même du boîtier métallique 3 de la sonde 2. 25 Ceci permet de limiter l'influence de perturbations extérieures grâce à la transmission de signaux filtrés et amplifiés sur les moyens amovibles de connexion 6 vers le boîtier 4. L'utilisation de tels moyens 32 électroniques de traitement embarqués et d'un boîtier métallique 3 forme des moyens de protection contre les perturbations 30 électromagnétiques. Bien entendu, le dispositif comporte également des moyens d'alimentation du boîtier 4, non représentés. En fonctionnement, le boîtier 3 de la sonde 2 est ouvert afin de disposer un élément isolant à tester tel que la perche 14, puis refermé sur cet élément isolant 14. L'élément isolant 14 est guidé entre l'entrée 8 et la sortie 10 de la sonde 5 2 grâce notamment aux rouleaux 8 a, 8 b et 10 a, 10 b et se trouve au contact des électrodes émettrice 18, réceptrice 20 et de garde 22 sur toute sa périphérie. Lorsque le dispositif est mis en oeuvre, les moyens 24 génèrent des signaux sinusodaux d'une amplitude de l'ordre de 100 volts crête à crête et d'une fréquence comprise entre 10 Hz et 100 Hz et préférentiellement comprise entre 10 10 Hz et 50 Hz. L'électrode réceptrice 20 collecte alors les signaux existant dans l'élément isolant 14. L'électrode de garde 22 étant reliée au potentiel de référence 30, de même que le boîtier métallique 3 de la sonde 2, le couplage capacitif direct entre 15 l'électrode émettrice 18 et l'électrode réceptrice 20 est limité, voire nul Les signaux recueillis par l'électrode réceptrice 20 correspondent donc essentiellement aux signaux transmis par l'électrode émettrice 18 par couplage capacitif au travers de l'élément isolant 14. De plus, l'électrode de garde 22 étant au contact de l'élément isolant 14 20 sur toute sa périphérie, aucun courant de fuite de surface ne peut se former entre l'électrode émettrice 18 et l'électrode réceptrice 20, de sorte que les signaux collectés par l'électrode émettrice 20 correspondent essentiellement aux signaux transmis par l'électrode émettrice 18 à l'intérieur de l'élément isolant 14. Les signaux collectés par l'électrode réceptrice 20 sont ensuite traités 25 par les moyens de traitement embarqué 32 afin notamment d'être amplifiés et filtrés. Ces signaux sont transmis aux moyens de mesure 26, qui les traitent et délivrent un signal continu représentatif de l'intensité des signaux collectés. L'intensité délivrée par les moyens de mesure 26 est utilisée dans les 30 moyens de comparaison 27, et le dépassement du seuil de comparaison par l'intensité des signaux collectés par l'électrode réceptrice 20, traduit l'existence d'un défaut le long de l'élément isolant 14, d'une résistance linéique trop faible. La sortie des moyens de comparaison 27 permet de commander l'interface utilisateur 28 en allumant l'une ou l'autre des deux diodes et/ou en commandant l'indicateur sonore afin d'indiquer l'existence ou non d'un courant supérieur au seuil réglable. Il apparaît donc que le dispositif décrit permet de mesurer directement la résistance linéique essentiellement interne de l'élément isolant 14. L'utilisation des moyens électroniques de traitement embarqués 32, et notamment d'un filtre embarqué, ainsi que d'un boîtier métallique dans lequel sont enfermées les électrodes 18, 20 et 22, permet de diminuer sensiblement le parasitage de signaux collectés par l'électrode réceptrice 20, et notamment permet de limiter l'influence du rayonnement électromagnétique induit par un signal 50 Hz 10 de forte amplitude pouvant se trouver à proximité de la sonde 2. Expérimentalement, il apparaît qu'un dispositif tel que décrit en référence aux figures 1, 2 A et 2 B, permet de détecter des défauts internes de résistance linéique comprise entre quelques centaines de megaohms par centimètre (M Q /cm) et quelques dizaines de giga-ohms par centimètre (G Q /cm). Bien entendu, il est également possible de concevoir d'autres formes de sondes et d'électrodes correspondantes, afin notamment de tester des éléments isolants non rigides tels que des cordes isolantes. Par exemple, les électrodes 18, 20 et 22 peuvent être en tout ou partie, remplacées par des électrodes formées de bagues à l'intérieur desquelles est 20 inséré l'élément isolant 14. De plus, les positions des électrodes 18 et 20 peuvent être inversées. En fonction de la géométrie des électrodes et de l'élément isolant 14, les électrodes peuvent être en contact direct avec la surface de l'élément isolant 14 ou être à proximité de cet élément, sans contact avec lui. Dans ce cas, si l'électrode de garde n'est pas en contact avec la surface de l'élément 14, I'intensité du signal collecté par l'électrode réceptrice 20 est liée à la résistance interne et externe de l'élément isolant, un courant de fuite de surface ne pouvant être dissocié d'un courant de fuite interne. Une telle configuration permet de détecter simultanément des défauts 30 internes et des défauts de surface Cependant, la sensibilité de détection se trouve limitée par la distance séparant les électrodes de l'élément isolant, un tel espace affaiblissant le signal transmis ainsi que le signal collecté et augmentant le couplage capacitif direct entre les électrodes émettrice 18 et réceptrice 20. Il est également possible de concevoir plusieurs sondes différentes, toutes raccordables à un même boîtier de commande 4, équipé d'un commutateur permettant l'adaptation du dispositif à la sonde connectée, notamment par l'ajustement du gain du ou des amplificateurs des moyens de mesure. REVENDICATIONS 1 Dispositif de mesure de la résistance électrique d'un élément isolant ( 14), du type comportant une entrée ( 8) et une sortie ( 10) qui définissent un passage ( 12) muni de moyens ( 8 a, 8 b, 10 a, 10 b) de positionnement d'un élément 5 isolant ( 14) à tester, une électrode émettrice ( 18) disposée dans le passage ( 12), raccordée à un générateur de signaux sinusodaux ( 24) et adaptée pour transmettre ces signaux audit élément isolant ( 14), et une électrode réceptrice ( 20) disposée dans le passage ( 12) et raccordée à des moyens de mesure ( 26) de l'intensité des signaux transmis par l'électrode émettrice ( 18) au travers dudit 10 élément isolant ( 14), caractérisé en ce que lesdites électrodes émettrice ( 18) et réceptrice ( 20) sont espacées l'une de l'autre le long dudit passage ( 12), et en ce que le dispositif comporte une électrode de garde ( 22) disposée le long dudit passage ( 12) entre lesdites électrodes émettrice ( 18) et réceptrice ( 20), séparée de celles-ci et raccordée à un potentiel de référence ( 30) afin de réduire le couplage 15 capacitif direct entre lesdites électrodes émettrice ( 18) et réceptrice ( 20). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite électrode de garde ( 22) est adaptée pour être en contact avec la surface dudit élément isolant ( 14) afin d'empêcher la propagation d'un courant de fuite de surface entre ladite électrode émettrice ( 18) et ladite électrode réceptrice ( 20), de sorte que 20 I'intensité des signaux électriques captés par ladite électrode réceptrice ( 20) est essentiellement fonction de la résistance linéique interne dudit élément isolant ( 14) le long dudit passage ( 12). 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite électrode de garde est adaptée pour être disposée à proximité dudit élément isolant 25 ( 14) sans contact avec celui-ci, de sorte que l'intensité des signaux électriques captés par ladite électrode réceptrice ( 20) est essentiellement fonction de la résistance linéique interne et externe dudit élément isolant ( 14) le long dudit passage ( 12). 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé 30 en ce que ledit générateur de signaux sinusodaux ( 24) est adapté pour générer des signaux sinusodaux d'une amplitude crête à crête d'environ 100 volts et d'une fréquence de 10 Hz à 100 Hz environ, notamment de 10 Hz à 50 Hz environ. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de protection contre les perturbations électromagnétiques afin de limiter le parasitage des signaux électriques collectés par ladite électrode réceptrice ( 20). 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de protection contre les perturbations électromagnétiques comportent un 5 boîtier métallique ( 3) dans lequel sont disposées lesdites électrodes émettrice ( 18), réceptrice ( 20) et de garde ( 22). 7 Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de protection contre les perturbations électromagnétiques comportent des moyens électroniques de traitement embarqué ( 32) disposés à proximité de 10 l'électrode réceptrice ( 20) afin de traiter directement les signaux électriques après qu'ils aient été collectés par ladite électrode réceptrice ( 20). 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est formé de deux parties, la première partie, dite sonde ( 2) , comportant au moins lesdites électrodes émettrice ( 18), réceptrice ( 20) et de garde ( 22) et étant 15 raccordée par des moyens de raccordement ( 6) à une seconde partie ( 4), dite boîtier de commande, qui comporte au moins ledit générateur de signaux sinusodaux ( 24) et lesdits moyens de mesure ( 26). 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de raccordement ( 6) sont amovibles et en ce que ledit boîtier de 20 commande ( 4) comporte des moyens de commutation permettant d'adapter ledit boîtier de commande ( 4) à différentes sondes ( 2). Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens ( 27) de comparaison de l'intensité des signaux délivrés par lesdits moyens de mesure ( 26), avec une valeur de seuil 25 prédéterminée. 11 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits moyens de comparaison ( 27) sont reliés à un interface utilisateur ( 28) de manière à alerter un utilisateur lorsque ladite intensité des signaux délivrés par les moyens de mesure ( 26) dépasse ledit seuil prédéterminé. 12 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'une au moins des électrodes ( 18, 20, 22) est adaptée pour être en contact avec sensiblement toute la périphérie de l'élément isolant ( 14). 13 Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'une au moins des électrodes ( 18, 20, 22) est formée d'une brosse de filaments conducteurs.