Brevet FR3021410A1 — publié le 20151127

APPAREI LLAGE SEC A HAUTE TENSI ON EQUI PE D'UN DISPOSITIF DE CONTROLE EN CONTI NU L'invention concerne un appareillage sec à haute tension équipé 5 d'un dispositif de contrôle en continu. S'il est connu de contrôler un appareillage à haute tension contenant de l'huile par une surveillance du niveau de cette huile et un appareillage à haute tension contenant un gaz diélectrique par une surveillance de la pression de ce gaz, le contrôle d'un appareillage sec 10 peut aujourd'hui être effectué par une mesure des décharges partielles de préférence en permanence, dont le principe est par exemple décrit dans la publication « 2009 IEEE Electrical Insulation Conference, Montreal, QC, Canada, 31 May-3 June 2009 » dans l'article « On Line Partial Discharge Diagnosis of Power Cables » en page 210. 15 Pour ce faire, il peut être utilisé le dispositif appelé « Smart Sensor Grid » fabriqué par la société TECHIMP. Ce dispositif dont l'agencement électronique est décrit dans la demande de brevet WO 2007/144789 par exemple, est installé sur le conducteur de terre et comporte une bobine détectrice disposée autour 20 de ce conducteur. Un tel agencement présente les problèmes techniques suivants. Disposé sur le conducteur de terre, à l'extérieur de toute protection, cet agencement est soumis aux perturbations extérieures, telles que par exemple les lignes aériennes, la circulation automobile ou 25 la présence de moteurs électriques. La sensibilité d'un tel agencement est relativement mauvaise et son amélioration, en utilisant une bobine en ferrite, serait coûteuse. Or, dans le cas de terminaisons ou de jonctions à haute tension, la sensibilité doit être, selon les normes, de l'ordre de 5 pico-Coulombs. 30 Un tel dispositif nécessite par ailleurs une alimentation électrique spécifique pour son utilisation en permanence. L'invention résout ces problèmes en équipant un appareillage sec à haute tension d'un dispositif de contrôle en permanence, interne à l'appareillage. L'invention propose donc un appareillage sec à haute tension 5 comportant un câble à haute tension pourvu d'une couche semiconductrice recouverte d'un écran métallique, cet écran étant supprimé pour découvrir cette couche semi-conductrice sur une longueur, ce câble étant connecté à un élément d'équipement pourvu d'une enveloppe connectée mécaniquement audit écran, caractérisé en ce 10 qu'un agencement électronique de mesure des décharges partielles est contenu dans ladite enveloppe, cet agencement électronique étant électriquement connecté à un agencement d'alimentation électrique entourant ladite couche semi-conductrice, et à l'écran métallique dudit câble de part et d'autre de ladite longueur de la couche semi15 conductrice dénudée. L'agencement d'alimentation électrique peut entourer directement ladite couche semi-conductrice dénudée ou l'entourer à un autre endroit avec interposition d'une partie conductrice. Grâce à l'invention, l'enveloppe de l'équipement forme une cage 20 de Faraday et élimine les perturbations extérieures. Sans nécessité de ferrite, on réalise in situ un couplage capacitif de sensibilité excellente. L'agencement électronique est autoalimenté au moyen du câble haute tension. 25 Selon un mode de réalisation préféré, ledit agencement électronique est également connecté à un dispositif de traitement externe à ladite enveloppe. De préférence, ledit agencement d'alimentation électrique est constitué d'un capteur de courant entourant ladite couche semi30 conductrice dénudée. Avantageusement, ledit capteur comporte un anneau de conducteur hélicoïdal entourant ladite couche semi-conductrice. Ledit élément d'équipement peut être une extrémité et ladite enveloppe être un cylindre métallique prolongeant le boîtier métallique 5 de protection de l'extrémité. Ledit élément d'équipement peut être une jonction et ladite enveloppe être un boîtier métallique de protection de la jonction. L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures représentant 10 La figure 1 une vue partielle en coupe longitudinale d'un appareillage constitué d'une extrémité conforme à l'invention. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un appareillage constitué d'une jonction conforme à l'invention. La figure 3 est une vue de détail de la figure 2. 15 Selon la figure 1, un appareillage sec à haute tension comporte un câble à haute tension 1 pourvu d'une couche semi-conductrice 2 recouverte d'un écran métallique 3, cet écran étant supprimé pour découvrir cette couche semi-conductrice sur une longueur I. Ce câble 1 est connecté à un élément d'équipement, ici une extrémité non visible 20 contenue dans un boîtier métallique de protection 14 pourvu d'une enveloppe externe métallique 6 formée d'un cylindre métallique prolongeant le boîtier métallique de protection 14 de l'extrémité et connecté mécaniquement à l'écran 3 du câble 1, du côté opposé à l'extrémité. 25 Plus précisément, le câble d'énergie haute ou très haute tension comporte, de l'intérieur vers l'extérieur, autour d'un conducteur, une couche isolante, une couche de semi-conducteur 2, un écran métallique 3 et une gaine externe isolante 13. Pour sa liaison avec l'extrémité, la gaine externe 13 est retirée 30 sur une certaine longueur, un joint de soudure 7 est réalisé entre l'écran métallique 3 du câble et l'enveloppe 6 de l'élément d'équipement relié à un câble de terre 12 et un élément de liaison est disposé entre le câble 1 et l'extrémité, venant par l'une de ses extrémités en contact avec la gaine externe du câble 13 et par son autre extrémité en contact avec la surface externe du cylindre 6. Cet élément de liaison comporte un tronçon de gaine thermorétractable 8 ainsi appliquée longitudinalement entre la gaine externe 13 du câble 1 et la surface externe du cylindre 6, et radialement entre ce tronçon de gaine thermorétractable 8 et la gaine externe 13 du câble, la surface externe du cylindre 6 et la soudure 7, est classiquement disposée une couche isolante 9. La solidarisation du tronçon de gaine thermo-rétractable 8 au cylindre 6 de l'extrémité est effectuée par soudage d'un élément métallique 11 à protubérances d'ancrage puis application du tronçon de 15 gaine thermo-rétractable 8. A titre d'exemple, un tel agencement de connexion d'un câble haute tension avec un élément d'équipement est décrit dans le brevet EP 1 633 028. Selon l'invention, un agencement électronique de mesure des 20 décharges partielles 20 est contenu dans le cylindre 6, cet agencement électronique étant connecté: - électriquement à un agencement d'alimentation électrique 21 entourant la couche semi-conductrice 2 dénudée du câble, 25 - électriquement à l'écran métallique 3 du câble de part et d'autre de la longueur I de la couche semi-conductrice dénudée et - à un dispositif de traitement externe 22, extérieur au cylindre métallique 6, au moyen de fibres optiques ou 30 d'une liaison radio. L'agencement d'alimentation électrique 21 est constitué d'un capteur de courant entourant la couche semi-conductrice 2 du câble au niveau de la longueur I et comporte de préférence un conducteur hélicoïdal enroulé en plusieurs spires autour de la couche conductrice 2. Une bande isolante de protection 25 est intercalée entre le capteur 21 et la couche semi-conductrice 2 du câble, cette bande pouvant avoir une largeur d'environ 50 mm. A titre d'exemple, un tel capteur de courant flexible est commercialisé par la société Chauvin Arnoux sous la dénomination 10 «AmpFLEX». L'agencement électronique 20 est associé à un transformateur du courant capté par le capteur 21 en courant d'alimentation de cet agencement électronique. Du côté de la longueur I de couche semi-conductrice dénudée 15 opposé à l'extrémité, l'agencement électronique 20 est électriquement connecté à l'écran métallique 3 du câble par l'intermédiaire d'un conducteur 23 connectée au moyen du joint de soudure 7 à un cylindre conique 24 conducteur de transition entre le cylindre 6 et l'écran 3 du câble et soudé par son extrémité distale à l'écran 3 du câble. 20 A son extrémité tournée vers la couche semi-conductrice 2 dénudée du câble, le conducteur 23 est solidarisé par un joint de mastic 27 à une bande conductrice 26 entourant une partie de l'écran 3 et une partie de la couche semi-conductrice 2 du câble. En fait, cette bande conductrice 26 est constituée d'un tricot 25 métallique formant écran, enserré entre un ruban semi-conducteur protégeant la couche semi-conductrice 2 et un ruban isolant extérieur. Du côté de la longueur I de couche semi-conductrice dénudée tourné vers l'extrémité, l'agencement électronique 20 est électriquement connecté à l'écran métallique 3 du câble par une bande 30 conductrice 26' entourant une partie de l'écran 3 et une partie de la couche semi-conductrice 2 du câble, avec un joint de mastic 27'. Comme précédemment, cette bande conductrice 26' est constituée d'un tricot métallique formant écran, enserré entre un ruban semiconducteur protégeant la couche semi-conductrice 2 et un ruban isolant extérieur. Le dispositif de traitement externe 22 peut consister en un dispositif de détection et/ou de sauvegarde. Il peut être un voyant permettant de déterminer à partir de l'extérieur de l'appareillage si les décharges partielles dépassent un 10 seuil admissible ou une prise permettant la transmission des données de mesures de décharges partielles. Selon le mode de réalisation décrit ci-dessus, l'élément d'équipement est une extrémité et ladite enveloppe est un cylindre métallique 6 prolongeant le boîtier métallique de protection 14 de 15 l'extrémité. L'invention peut être également appliquée à une jonction de câbles telle que représentée sur les figures 2 et 3. Cette jonction à haute tension comporte deux câbles 1', 1" pourvus d'une couche semi-conductrice 2' recouverte d'un écran 20 métallique 3', un câble étant ici visible sur la figure 2 par une coupe. L'écran 3' est supprimé pour découvrir la couche semiconductrice 2'. Le câble 1' est connecté à un élément d'équipement, ici une jonction contenue dans un boîtier métallique de protection 14' pourvu d'une enveloppe externe métallique formée d'un cylindre 25 métallique prolongeant le boîtier métallique de protection de la jonction et connecté mécaniquement à l'écran du câble 1', du côté opposé à la jonction. Plus précisément, le câble d'énergie haute ou très haute tension comporte, de l'intérieur vers l'extérieur, autour d'un conducteur, une couche isolante, une couche de semi-conducteur 2', un écran métallique 3' et une gaine externe isolante non visible. Comme visible en détail sur la figure 3, pour sa liaison avec la jonction, la gaine externe est retirée sur une certaine longueur, un joint de soudure 7' est réalisé entre l'écran métallique 3' du câble et l'enveloppe 6' de l'élément d'équipement relié à un câble de terre et un élément de liaison est disposé entre le câble 1' et la jonction, venant par l'une de ses extrémités en contact avec la gaine externe du câble et par son autre extrémité en contact avec la surface externe du cylindre 6'. A titre d'exemple, un tel agencement de connexion d'un câble haute tension avec un élément d'équipement est décrit dans le brevet EP 1 633 028. Selon l'invention, un agencement électronique de mesure des 15 décharges partielles 20' est contenu dans le cylindre 6', cet agencement électronique étant connecté : - électriquement à un agencement d'alimentation électrique 21' entourant la couche semi-conductrice 2' dénudée du câble, 20 - électriquement à l'écran métallique du câble de part et d'autre de la couche semi-conductrice dénudée et - à un dispositif de traitement externe, non représenté, extérieur au cylindre métallique 6', au moyen de fibres optiques ou d'une liaison radio. 25 L'agencement d'alimentation électrique 21' est constitué d'un capteur de courant entourant la couche semi-conductrice 2' du câble et comporte de préférence un conducteur hélicoïdal enroulé en plusieurs spires autour de la couche conductrice 2'. Une bande isolante de protection peut être intercalé entre le capteur 21' et la couche semi- conductrice 2' du câble, cette bande pouvant avoir une largeur d'environ 50 mm. Comme précédemment, à titre d'exemple, un tel capteur de courant flexible est commercialisé par la société Chauvin Arnoux sous la 5 dénomination «AmpFLEX». L'agencement électronique 20' est associé à un transformateur du courant capté par le capteur 21' en courant d'alimentation de cet agencement électronique. Du côté de la longueur de couche semi-conductrice dénudée 10 opposé à la jonction, l'agencement électronique 20' est électriquement connecté à l'écran métallique du câble par l'intermédiaire d'une bande conductrice 26", d'un conducteur 23' connectée au moyen du joint de soudure 7' à un cylindre conique 24' conducteur de transition entre le cylindre 6' et l'écran 3' du câble et soudé par son extrémité distale à 15 l'écran du câble. A son extrémité tournée vers la couche semi-conductrice 2' dénudée du câble, le conducteur 23' est solidarisé par un joint de mastic au tronçon d'écran reconstitué formé par la bande conductrice 26". 20 En fait, cette bande conductrice 26" est constituée d'un tricot métallique formant écran, enserré entre un ruban semi-conducteur protégeant la couche semi-conductrice 2' et un ruban isolant extérieur. Du côté de la couche semi-conductrice dénudée tourné vers la jonction, l'agencement électronique 20' est électriquement connecté à 25 l'écran métallique du câble par une bande conductrice 26- entourant une partie de l'écran et une partie de la couche semi-conductrice 2' du câble, avec un joint de mastic. Comme précédemment, cette bande conductrice 26- est constituée d'un tricot métallique formant écran, enserré entre un ruban semi-conducteur protégeant la couche semi30 conductrice 2' et un ruban isolant extérieur. REVENDICATIONS1 Appareillage sec à haute tension comportant un câble à haute tension pourvu d'une couche semi-conductrice (2, 2') recouverte d'un écran métallique (3, 3'), cet écran (3, 3') étant supprimé pour découvrir cette couche semi-conductrice (2, 2') sur une longueur, ce câble étant connecté à un élément d'équipement pourvu d'une enveloppe externe (6, 6') connectée mécaniquement audit écran, caractérisé en ce qu'un agencement électronique de mesure des décharges partielles (20, 20') est contenu dans ladite enveloppe (6, 6'), cet agencement électronique (20, 20') étant électriquement connecté à un agencement d'alimentation électrique (21 , 21') entourant ladite couche semi-conductrice (2, 2') et à l'écran métallique (3) dudit câble de part et d'autre de ladite longueur de la couche semiconductrice dénudée. 2. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit agencement électronique (20, 20') est également connecté à un dispositif de communication (22) externe à ladite enveloppe externe (6, 6'). 3. Appareillage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit agencement d'alimentation électrique (21 , 21') est constitué d'un capteur de courant entourant ladite couche semi-conductrice dénudée (2, 2'). 4. Appareillage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit capteur comporte un conducteur hélicoïdal entourant ladite couche semi-conductrice (2, 2'). 5. Appareillage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément d'équipement est une extrémité et ladite enveloppe est un cylindre métallique (6) prolongeant le boîtier métallique de protection (14) de l'extrémité. 6. Appareillage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit élément d'équipement est une jonction et ladite enveloppe (6') est un boîtier métallique de protection.