CA1177536A - Detection et localisation de defauts electriques et decharges partielles - Google Patents
Detection et localisation de defauts electriques et decharges partiellesInfo
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Abstract
Méthode et appareil pour la détection et la localisation de défauts électriques et/ou décharges partielles dans un équipement électrique à isolation gazeuse, comme, par exemple, un câble, un poste blindé ou un disjoncteur à isolation gazeuse. L'appareil comprend une pluralité de capteurs de courant disposés à intervalle donné à l'intérieur du boîtier ou de la gaine de l'équipement pour détecter toute variation du courant circulant dans l'élément conducteur disposé à l'intérieur du boîtier. Chaque capteur est constitué par une bobine toroïdale qui peut être, de préférence, une bobine de Rogowski de type différentiateur. Cette bobine est placée dans une cavité annulaire usinée dans la paroi du boîtier de l'équipement tout autour de l'élément conducteur. Chaque cavité est reliée sur toute sa longueur à la surface intérieure de la paroi du boîtier par une fente dont les côtés opposés sont suffisamment éloignés pour être isolés l'un de l'autre. Chaque capteur donne un signal qui est proportionnel à la variation de courant détecté. Un circuit de contrôle est relié à chacun des capteurs pour comparer leur signal et mesurer l'intervalle de temps entre les moments où sont reçus les signaux fournis par les divers capteurs d'une même variation donnée de courant, et pour ainsi déterminer où est située le défaut ou la décharge partielle ayant causé cette variation donnée de courant. Les principaux avantages de cet appareil sont le fait qu'il n'est pas relié électriquement au circuit de transport du courant principal et le fait qu'il n'est pas influencé par la chute de potentiel associé la circulation du courant sur la surface intérieure de la cavité annulaire. De plus, la sensibilité de l'appareil peut être très élevée, puisqu'elle est proportionnelle au nombre de spires de la bobine toroïdale.
Description
~ ! 7753fi La présente invention a pour objet une methode ainsi qu'un appareil pour la détection et la localisation de défauts électriques et/ou de dechaxges partielles dans un équipement électrique à isolation gazeuse du type com-prenant un boltier ou une gaine fermee contenant un gas d'isolation tel que SF6, pour isoler electriquement au moins un element conducteur dispose au centre de ce boltier ou de cette gaine.
Plus particulièrement, la présente invention a pour objet une méthode ainsi qu'un appareil pour le detec-tion et la localisation de defauts electriques et/ou dé-charges partielles dans un c~ble, un poste blindé ou un disjoncteur à isolation gazeuse.
Il est bien connu de la technique que les défauts electriques et/ou decharges partielles qui se produisent dans un equipement electrique à-isolation gazeuse tel qu'un câble ou un disjoncteur à isolation gazeuse, sont directe-ment lies à des problèmes de mauvais fonctionnement de l'équipement qui peuvent souvent conduire à un endommagement de l'équipement et à des pannes.
Pour proteger ce type d'équipement le plus possi-ble et reduire leur coût d'entretien, diverses methodes ainsi que divers appareils ont déjà eté propases pour détec-ter et localiser les defauts et decharges partielles en vue d'en eliminer la source qui peut être par exemple, la pré-sence d'une pièce non fixée à même le conducteur ou le boîtier, la présence de petites particules conductrices dans le gaz d'isolation, ou un défaut dans le matériau di-electrique utilisé dans l'equipement.
Les défauts ou décharges qui peuvent soit endomma-ger directement l'équipement soit encore decomposer le gaz d'isolation et ainsi créer des problèmes de corrosion et d'isolation électrique, peuvent être detectes de facon acoustique.
' ! 7753t~i I,es defauts electriques ou déchar~es partielles peuvent etre egalement detectes par une methode électro-magnétique telle que celle décrite dans l'article publié
par S.A. BOGGS et al, IEEE Trans. volume PAS-100, No. 8, Août 1981. Cette méthode utilise une pluralite de coupleurs capacitiEs montes coaxialement autour du conducteur et relies au boitier de l'equipement par l'intermediaire d'une resis-tance et d'une inductance. Les coupleurs qui sont conçus de façon à filtrer les signaux a haute frequence de ceux à
basse frequence, detectent les pulsations electromagnetiques qui se propagent en direction opposee a partir de l'endroit où se produit le defaut ou la decharge partielle. En mesu-rant l'intervalle de temps entre les moments où une pulsa-tion donnee est detectee par tous les coupleurs, il est possible de localiser avec precision l'endroit où se produit le defaut ou la decharge partielle, à condition bien entendu de connaltre la distance separant les coupleurs entre eux.
Pour effectuer la mesure, on peut utiliser, par exemple, un integrateur auto-correlateur tel que celui mis au point par le service de recherche de la societe Hydro-Ontario (voir l'article de S.A. BOGGS, IEEE Trans, PAS-101, p. 1935, juillet 1982).
Cette methode connue est assez efficace mais a quelques inconvenients. L'un de ces inconvenients reside dans la fason dont les coupleurs sont montes autour de l'e--lement conducteur a l'interieur du boltier de l'equipement.
Ce monta~e amene en effet une deformation du champ electri-que autour de l'element conducteur, qui peut être suffisam-ment forte pour devenir, avec le temps, une autre source de defaut. Un autre inconvenient de cette methode reside dans la presence inevitable de particules ou de poussieres con-ductrices non retirees au cours de la construction de l'equipement, ou en suspension dans le gaz d'isolation, qui, ~ la lon~ue, peuvent se deposer sur la surface des coupleurs et amener ceux-ci a mal fonctionner.
Il a également déja été suggéré d'utiliser des capteurs de courant pour mesurer la variation du courant en ~onction du temps en un point donné d'une ligne de trans-mission. L'utilisation d'un tel capteur de courant estdécrit, par exemple, dans l'article publié par C.A. EKDAHL
Rev. Sci. Instrument, 51, p. 1645 (1980). Le capteur de courant decrit par C.A. EKDAHL est utilise pour controler les oscillations de courant se produisant par effet de striction (pinch Z) dans un gaz de haute densite. Ce cap-teur comprend une cavite annulaire usinee dans la surface de contact d'une des brides servant à la fixation de deux sections du bo1tier de l'equipement utilise. Un espace isolant est egalement usine dans la surface de contact des brides pour obliger le courant de retour circulant dans la paroi de l'equipement, a passe fi l'exterieur de la cavite annulaire;un joint en matériau isolant peut être disposé dans l'espace pour éviter que le gaz d'isolation ne s'échappe dans la cavite annulaire. La difference de potentiel entre les bords opposes de la cavite annulaire est mesuree par une resis-tance reliee en serie par un fil isole entxe les rebords des brides opposees. Dans ce cas particulier, le voltage mesure n'est toutefois pas seulement proportionnel à la derive par rapport au temps du courant circulant dans le conducteur central de l'equipement. Ce voltage inclut ega-lement la chute ohmique associee a la circulation du courant `\ de retour passant dans le boltier de l'equipement et par consequent dans les brides de celui-ci.
La présente invention a pour objet une méthode ainsi qu'un dispositif pour la detection et pour la locali-sation de defauts et/ou decharges partielles dans un equi-pement electrique a isolation gazeuse, qui combine et amé-liore de façon substantielle les caracteristiques ainsi que les avantages des methodes et des appareils precedemment !l 7 7 ~ 3 6 décrits, mis au point par S.A. BOOGs et al et C.A. EKDAHL, tout en ~liminant leurs désavantages.
Plus precisément, la présente invention a pour objet une méthode ainsi qu'un dispositif pour la détection de defauts electriques et/ou decharges partielles dans un equipement electrique a isolation gazeuse, qui, d'une part, utilise en partie la méthodologie développée par S.A. BOGGS et al et, d'autre part, prend avantage de la geométrie des cavités annulaires machinées par C.A. EKDAHL dans les brides de son équipement, pour recevoir des bobines toroldales conçues pour donner un signal de sortie en fonc-tion de la variation de courant circulant dans l'element conducteur dispose au centre du boitier de l'équipement.
Il convient de mentionner que l'utilisation d'une bobine toroidale comme capteur pour mesurer toute variation d'un courant circulant dans un conducteur passant au milieu de ladite bobine, est bien connue depuis de très nombreuses années. Ce type de bobine qui est connu sous le nom de bobine de Rogowski a fait l'objet de tres nombreuses etudes rapportees dans plusieurs articles.
Cependant, dans le cadre de la présente invention, il a ete decouvert de facon surprenante que des resultats extrêmement significatifs et précis peuvent être obtenus en combinant la methodologie mise au point par S.A. BOGGS et al avec la geometrie tres particuliere imaginee par C.A.
EKDAHL pour les brides de son equipement, a condition d'uti-liser en outre un type différent de capteur de courant, constitué par une bobine toro;dale placee a l'interieur de la cavite annulaire prevue dans la paroi de l'équipement tel que le propose C.A. EKDAHL, au lieu d'utiliser cette cavite telle quelle comme capteur de cou-rant.
- La méthode et l'appareil selon l'invention ont de nombreux avantages par rapport aux méthodes et appareils mis au point par S.A. BOGGS et al et C.A. EDXAHL. Tout ! ! ~753fi d'abord, l'appareil selon l'invention ne fait pas appel à
des coupleurs capacitifs tels que ceux utilisés par S.A.
sOGGS et al, ce qui permet d'eviter les divers inconvénients précedemment mentionnes comme etant associes à l'utilisation de tels coupleurs. D'autre part, l'insertion de bobines toro;dales dans les cavités annulaires telles que celles utilisees par C.A. EKDAHL permet avantageusement d'éviter les phenomènes de perturbation du champ electrique ainsi que les phenomenes de vieillissement rencontres dans le cas où l'on utilise des coupleurs capacitifs.
De plus, l'utilisation de bobines -toro;dales a plusieurs avantages en soi par rapport a l'utilisation d'un capteur tel que celui propose par C.A. EKDAHL. En effet, lorsqu'on utilise des bobines toroidales, la mesure niest pas affectée par tout courant qui pourrait circuler dans ou sur la paroi du boitier puisque ce courant circule automatiquement à l'exté-rieur du tore constitué par la bobine. De plus, la mesure n'est pas influencée par la chute ohmique de potentiel liée à cette circulation de courant. En outre, la sensibilité
de la mesure ne dépend pas de Ia surface de la section de la cavite annulaire, mais du nombre de spires dans chaque bobine toroidale. En conséquence, on peut obtenir une augmentation substantielle de la sensibilité de la mesure de fason extrêmement simple pour une géométrie équivalente a celle de C.A. EKDAHL.
Plus précisément, la présente invention propose un appareil perfectionne pour detecter et localiser des dé-fauts electriques et/ou des décharges partielles dans un equipement electrique du type comprenant un boitier ferme contenant un gaz d'isolation pour isoler electriquement au moins un element conducteur dispose centralement a l'inte-rieur du boltier. Cet appareil, comme tous les appareils de ce type, comprend:
' ! 7 7 5 3 fi une pluralité de capteurs de courant disposé à
intervalle dGnné a l'intérieur du bol-tier pour detecter toute variation du courant circulant dans l'élément conduc-teur, chaque capteur donnant un signal en relation avec la variation du courant detecte; et un circuit de contrôle relie à chacun des capteurs pour comparer leurs signaux et mesurer l'intervalle de temps entre les moments où sont reçus les signaux fournis par les divers capteurs d'une m8me variation donnee de courant, et pour-ainsi determiner o~ est situe le defaut ou la decharge partielle ayant cause cette variation donnee de courant.
Cet appareil de type connu est caractérisé selon l'invention en ce que chacun de ses capteurs est constitue par une bobine toroidale disposée dans une cavité annulaire usinee dans la paroi du boltier de l'equi-pement tout autour de l'element conducteur, et en ce que chacune de ces cavites est reliée sur toute sa longueur à
la surface interieure du boltier par une fente dont les c8tes opposés sont suffisamment éloignés pour être isolés l'un de l'autre.
~ a fente reliant chaque cavité à la surface inté-rieure du bo;tier a l'avantage d'obliger le courant induit ou circulant dans le boitier à passer à l'extérieur de la bobine, et ainsi d'eviter de fausser le signal de sortie de cette bobine. La fente reliant chacune des cavites à la surface interieure du boitier est egalement necessaire pour permettre à la bobine d'etre induite par le courant circu-lant dans l'element conducteur au centre du boltier, et par conséquent permettre à celle-ci de fournir une mesure de ce courant, bien que la bobine ne soit pas directement placee dans le boltier pour ne pas perturber le champ électrique au sein de celui-ci.
De préference, chacune des bobines toroidales est constituee par une bobine de Rogowski ' 17753fi de type différenciateur, donnant un signal de sortie dont le voltage est proportionnel à la dérivée par rapport au temps du courant circulant dans l'élément conducteur.
Selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, l'appareil perfectionné selon l'invention est utilisé dans un équipement électrique à isolation gazeuse dont le boltier comprend une pluralité de sections attachees bout à bout au moyen de brides presentant des surfaces de contact. Dans ce mode de réalisation particulier, les cavi-tés annulaires destinees a recevoir les bobines sont usineesà même les surfaces de contact des brides.
Selon un autre mode de realisation préféré de l'invention, le dispositif perfectionné selon l'invention est utilisé dans un équipement electrique d'isolation ga-zeuse dont le bo~tier comprend une pluralite de sectionsfixees bout à bout au moyen de viroles soudées. Dans ce cas, les-cavités annulaires destinées à recevoir les bobines sont usinées dans les viroles.
L'appareil perfectionne selon l'invention peut comprendre en outre un filtre passe-haut monté entre chaque bobine et le circuit de contrôle, pour séparer les signaux à haute fréquence associés à un défaut et/ou une décharge partielle des signaux à basse frequence produits par un courant circulant dans l'elément conducteur.
Il convient de noter que chaque bokine peut etre utilisee non seulement pour detecter et localiser les defauts - et/ou decharges partielles, mais egalement pour mesurer l'in-tensite du courant circulant dans l'element conducteur. En effet, en utilisant un filtre adequat, il est possible de mesurer le courant total ou le courant circulant dans une phase donnee dans l'element conducteur, et ainsi détecter toute variation d'amplitude d'une phase donnee par rapport aux autres. A cette fin, le signal de sortie donne par cha-! ~ 7 7 5 3 6 que bobine, lequel signal est proportionnel a la dérivé
par rapport au temps du courant ci.rculant dans l'élément conducteur, doit bien entendu ê-tre intégré.
La présente invention propose également une méthode pour la détection et la localisation de défauts électriques et/ou décharges partielles dans un équipement electrique à isolation gazeuse du type comprenant un boîtier fermé contenant un gaz d'isolation pour isoler electrique-ment au moins un élément conducteur dispose centralement a l'intérieur du boltier. Cette méthode comprend les mêmes etapes de base que la methode mise au point par S.A. BOGGS
et al, à savoir:
- on installe des capteurs de courant à in.tervalle donne à l'interieur du boltier de l'equipement;
- on détecte le courant induit dans chacun des capteurs par le courant circulant dans l'element conducteur;
- on mesure les intervalles de tem~s entre les moments où sont detectés par les divers capteurs les mêmes variations de courant; et - on détermine à partir des mesures effectuees o~
est localisée la faute et/ou la décharge partielle ayant cause ladite variation donnee de courant.
La méthode selon l'invention est toutefois carac-terisee en ce que l'on utilise comme capteurs, des bobines toroldales chacune disposée dans une cavité
annulaire usinee dans la paroi du boltier de l'equipement de façon à ce que chaque bobine entoure complètement l'element conducteur, chacune des cavites etant en outre reliee sur toute sa longueur à la surface intérieure du boltier par une fente dont les côtes opposes sont suffisamment eloignes pour être isoles l'un de l'autre et pour ainsi permettre à la bobine situee dans la cavite en question d'être induite par le courant circulant dans l~element conducteur central.
I1 convient de mentionner que la methode et llappa-^ 177S36 reil selon l'invention peuvent être utilises avec n'importe quel type d'equipement electrique a isolation gazeuse.
~insi, a titre d'exemple, l'appareil et la méthode selon l'invention peuvent être utilisés dans un câble, un poste S blindé ou un disjoncteur ~ isolation gazeuse. L'appareil peut être monté de façon permanente dans l'équipement lors-que ce dernier est assemblé et peut donc être utilisé de façon préventive aussi bien qu'en cas d'accident ou de problème.
L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description non limitative qui va suivre de deux modes de réalisation préférés de celle-ci, avec référence aux dessins ci-joints dans lesquels:
la figure 1 est une vue en coupe d'une portion de lS câble à isolation gazeuse comprenant une pluralité de sec-tions attachées bout a bout au moyen de brides, avec une bobine de Rogowski montée dans une cavité usinée dans une paire de brides;
la figure 2 est une vue partielle similaire à 0 celle de la figure 1, illustrant une variante de réalisation;
la figure 3 est une vue en coupe d'une portion de câble à isolation gazeuse comprenant une pluralité de sec-tions attachées bout à bout au moyen de viroles, avec une bobine de Rogowski montée dans une cavité usinée dans une 5 des viroles;
la figure 4 est une vue schématique d'un dispositif expérimental incorporant un appareil de détection et de loca-lisation selon l'invention;
la figure S est une représentation oscillographique d'un signal de défaut introduit artificiellement au moyen d'un generateur dans le câble utilise dans le dispositif experimental schematise sur la figure 4; et la figure 6 est une representation oscillographique des signaux mesures par les bobines dè Rogowski utilisees ~ ~ 7753fi - dans le dispositif expérimental schématisé sur la figure 4.
L'appareil selon l'invention est destine à etrè
uti:Lisé sur un équipement tel que celui illustre de façon très schématique sur la figure 4 des dessins, pour détecter et :Localiser tout defaut electrique et/ou decharge partielle dans un equipement electri~ue à isolation gazeuse, tel que le cable à isolation gazeuse 1 illustre sur la figure 1.
Ce câble d'isolation 1 comprend un boîtier ferme 3 en forme de gaine, qui contient un gaz d'isolation de preference inerte du point de vue chimique, incolore, inodore et ininflammable, tel que du SF6. Ce gaz est utilise pour isoler electriquement un conducteur 5 dispose centralement à
l'interieur du boltier. Le boltier 3 est constitue d'une pluralite de sections de tube 7a, 7b etc., faits en un alliage d'aluminium ou de tout autre métal, lesquelles sec-tions sont attachees bout à bout au moyen de brides 9a et 9b s'étendant radialement aux extrémites de chaque section.
Le conducteur 5 peut être constitue par un câble tubulaire fait en alliage d'aluminium ou en cuivre, etc. placé concentriquement à l'interieur du bo~tier et maintenu en place au moyen d'en-tretoises isolees (non illustrees). Les brides 9a et 9b utilisees pour fixer ensemble les sections du bo~tier, ont des surfaces qui peuvent etre vissées l'une contre l'autre au moyen d'un jeu d'ecroux et de boulons 12 tel qu'illustre sur la figure 2, passant à l'interieur de trous lla et llb prevus à cet effet dans les brides.
Selon l'invention, une pluralite de bobines toroIdales 13 sont disposees dans des cavites annulaires 15 usinees dans la paroi du bo~tier de façon à
s'etendre tout autour du conducteur 5. Avantageusement, chaque bobine toroidale 13 est constituee par une bobine de Rogowski de type differenciateur, donnant un signal de sortie dont le voltage est proportionnel a la derivée par rapport au temps du courant circulant dans le ~ ! 77536 cor,ducteur et répond donc à l'equation suivante:
V = M di dt Dans cette équation, M représente une constante qui dépend de la structure de la bobine et des caractéris-tiques du couplage entre cette bobine et la cavité. Comme on peut facilement le comprendre, il est possible de modi-fier soit la structure de la bobine, soit le couplage de cette bobine pour obtenir la sensibilité de mesure désirée.
Tel qu'illustré sur la figure 1, chaque cavité 15 destinée à recevoir une bobine peut être usinée de façon symétrique dans les surfaces de contact de chaque paire de brides 9a et 9b. Tel qu'illustré sur la figure 2, les cavités destinées à recevoir les bobines peuvent également être utilisées dans la surface d'une seule des deux brides de chaque paire de brides utilisées pour attacher les sec-tions du boltier deux par deux.
Pour assurer un couplage inductif de la bobine avec le conducteur central 5, chaque cavité 15 est reliée sur toute sa longueur à la surface intérieure de la paroi du bo~tier 3 au moyen d'une fente 17 dont les côtée opposés ;' l9a et l9b sont suffisamment éloignés pour etre isolés l'un de l'autre. Sur le mode de realisation illustré sur la figure 1 et sa variante illustrée sur la figure 2, les côtés l9a et l9b de la fente 17 reliant la cavité 15 à la surface intérieure de la paroi du boitier, sont constituées par une `~ portion des surfaces de contact des brides 9a et 9b. Pour éviter que le gaz d'isolation ne s'échappe de l'intérieur du boltier vers l'extérieur, une bague d'étanchéité 25 faite d'un matériau isolant électriquement peut être disposé
dans chacune des fentes.
Les bornes de chacune des bobines de Rogowski passent par un trou 23 prévu a cet effet dans l'une des brides, et sont reliées à un connecteur 21 tel qu'illustré
sur la figure 1.
~ I 77536 L'appareil selon l'invention peut également être utilise dans un autre type d'equipement a isolation gazeuse, tel que le câ~le à isolation gazeuse 1' illustre sur la ~igure 3 qui est sensiblement identique à celui illustre sur les figures 1 et 2, si ce n'est que les sections 7a et 7b de son boltier sont re]iees les unes aux autres au moyen de viroles annulaires et soudees 27 au lieu d'être reliees au moyen de brides. Dans ce mode très particulier de réa-lisation, les elements structuraux du cable 1' similaire a ceux precedemment decrits en se referant aux figures 1 et 2, ont ete identifies par les mêmes references numeriques, avec un indice prime (').
Dans ce mode particulier de réalisation, la bobine 13' est situee a l'interieur d'une cavite annulaire 15' usinee dans chaque virole 27. Ces derniers ont, vues en coupe , la forme d'un T avec une barre horizontale 29 et une barre verticale 31. Deux bagues d'etancheite 35a et 35b sont utilisees pour rendre étanche le joint et proteger le conducteur des projections de soudure lorsque les extre-mites des sections du boîtier 7'a et 7'b sont soudees àmême les extremites de la barre verticale 31 de la virole.
Pour faciliter la construction de la cavite annulaire 15', chaque virole 27 peut être faite en deux morceaux qui sont ulterieurement soudes l'un à l'autre apres que la bobine 13' ait ete placee dans la cavite et reliee electriquement a un connecteur exterieur 21'.
Chaque bobine 13 ou 13' placee à intervalle donne à l'interieur des brides ou des viroles du boîtier, est utilisee pour détecter toute variation du courant circulant dans le conducteur. Tel qu'illustré plus en détail sur la figure 4, chaque bobine 13a, 13b, 13c... placée à intervalle donné ~ l'interieur des brides ou des viroles du câble 1, est reliee a un circuit de mesure 45 qui peut être consti-tué par un oscilloscope ou un oscillographe, au moyen d'une I 1 77 5 3 fi pluralité de cables isolés 47a,' 47b, 47c etc. Le circuit 45 est utilisé pour comparer les signaux reçus de chaque bobine et mesurer la différence de temps entre la réception des signaux donnés par toutes les bobines d'une même varia-tion donnée de courant, pour déterminer o~ est située la faute et/ou la decharge partielle ayant cause cette varia-tion donnee de courant. En effet, lorsqu'un défaut ou une décharge partielle se produit dans le cable entre le conduc-teur 5 et son boitier 3, le courant qui est produit par ce défaut ou cette décharge partielle et qui est généralement à haute fréquence, se propage depuis sa source sur la paroi intérieure du boitier. A cause des fentes'17, 1~ courant se propageant sur la paroi du boitier est obligé de passer à l'extérieur de chacune des bobines. Ce courant n'affecte donc pas le signal fourni par chacune des bobines situées à
l'intérieur'd'une cavité. Les signaux fournis par les bobines, lesquels sont proportionnels a la variation en fonction du temps du courant circulant dans le conducteur, montrent donc une variation du courant due à la faute ou à
la decharge partielle en question. Ce signal est detecte à
des moments differents par les bobines situees à des endroits differents sur la longueur du cable, selon la vitesse à
laquelle le courant se propage dans le conducteur. Si la longueur du câble entre chaque paire de bobines est connue, il est alors très facile de determiner avec precision o~
est situe le defaut et/ou la decharge partielle en effectuant ~, une simple règle de trois a partir des longueurs de câbles connues et des intervalles de temps mesures sur l'oscillo-graphe 45.
Afin d'obtenir de meilleurs resultats, on peut utiliser un filtre passe-haut entre chaque bobine et le cir-cuit de contrôle, pour separer les signaux à haute frequence associés à un défaut et/ou à une décharge partielle, des signaux à basse frequence produits par un courant circulant ' I 7753fi dans le conducteur.
En utilisant un dispositif experimental tel que celui illustre sur la figure 4, des essais ont été effectués en utilisant un générateur 41 de type HP 92 B comme source de décharges partielles. Pour injecter un signal de défaut dans le conducteur 5, on a utilisé un couplage capacitif 43.
Durant les essais, le conducteur 5 était relié à une source de courant alternatif 37 (60 Hertz) via une résistance 39.
Durant les essais, un signal de defaut tel que celui illustré sur le graphe de la figure 5, a été injecté
dans le câble par le générateur 41. Des signaux Sa, Sb et Sc qui furent detectés par les bobines 13a, 13b et 13c sont illustrés sur la figure 6. Comme on peut le voir sur cette figure, les signaux Sa et Sb détectés par les bobines 13a et 13b entre lesquels fut in]ecté le signal de défaut, arrivèrent a l'oscillographe en même temps mais avec des polarités inverses. Ceci est la preuve que le signal de défaut provenait d'un endroit situé sensiblement à mi-distance entre les bobines 13a et 13b. Le signal Sc trans-mis par la bobine 13c fut identique à celui reçu par la bobine 13b mais légèrement en retard. Ceci est egalement la preuve que le signal de defaut provenait de la direction où se trouve la bobine 13b.
En calibrant de fason appropriee l'equipement à
isolation gazeuse 1, il est possible de calculer la vitesse à laquelle se propage le courant de defaut et ainsi de déterminer où est placé le défaut par simple mesure des intervalles de temps.
A ce sujet, il convient de mentionner que chaque bobine 13a, 13b et 13c doit être reliee à l'oscilloscope ou à l'oscillographe au moyen des câbles 47a, 47b et 47c de même longueur, pour eviter tout delai dans la transmission des signaux détectes. Ces delais peuvent affecter la mesure et par conséquent la location précise du défaut dans l'équi-I ~7753fi pement. Des fils de longueur différentes peuvent b~en entendu être utilisés, mais il convient alors d'effectuer des corrections de temps pour tenir comp-te des delais dans la transmission des signaux.
Plus particulièrement, la présente invention a pour objet une méthode ainsi qu'un appareil pour le detec-tion et la localisation de defauts electriques et/ou dé-charges partielles dans un c~ble, un poste blindé ou un disjoncteur à isolation gazeuse.
Il est bien connu de la technique que les défauts electriques et/ou decharges partielles qui se produisent dans un equipement electrique à-isolation gazeuse tel qu'un câble ou un disjoncteur à isolation gazeuse, sont directe-ment lies à des problèmes de mauvais fonctionnement de l'équipement qui peuvent souvent conduire à un endommagement de l'équipement et à des pannes.
Pour proteger ce type d'équipement le plus possi-ble et reduire leur coût d'entretien, diverses methodes ainsi que divers appareils ont déjà eté propases pour détec-ter et localiser les defauts et decharges partielles en vue d'en eliminer la source qui peut être par exemple, la pré-sence d'une pièce non fixée à même le conducteur ou le boîtier, la présence de petites particules conductrices dans le gaz d'isolation, ou un défaut dans le matériau di-electrique utilisé dans l'equipement.
Les défauts ou décharges qui peuvent soit endomma-ger directement l'équipement soit encore decomposer le gaz d'isolation et ainsi créer des problèmes de corrosion et d'isolation électrique, peuvent être detectes de facon acoustique.
' ! 7753t~i I,es defauts electriques ou déchar~es partielles peuvent etre egalement detectes par une methode électro-magnétique telle que celle décrite dans l'article publié
par S.A. BOGGS et al, IEEE Trans. volume PAS-100, No. 8, Août 1981. Cette méthode utilise une pluralite de coupleurs capacitiEs montes coaxialement autour du conducteur et relies au boitier de l'equipement par l'intermediaire d'une resis-tance et d'une inductance. Les coupleurs qui sont conçus de façon à filtrer les signaux a haute frequence de ceux à
basse frequence, detectent les pulsations electromagnetiques qui se propagent en direction opposee a partir de l'endroit où se produit le defaut ou la decharge partielle. En mesu-rant l'intervalle de temps entre les moments où une pulsa-tion donnee est detectee par tous les coupleurs, il est possible de localiser avec precision l'endroit où se produit le defaut ou la decharge partielle, à condition bien entendu de connaltre la distance separant les coupleurs entre eux.
Pour effectuer la mesure, on peut utiliser, par exemple, un integrateur auto-correlateur tel que celui mis au point par le service de recherche de la societe Hydro-Ontario (voir l'article de S.A. BOGGS, IEEE Trans, PAS-101, p. 1935, juillet 1982).
Cette methode connue est assez efficace mais a quelques inconvenients. L'un de ces inconvenients reside dans la fason dont les coupleurs sont montes autour de l'e--lement conducteur a l'interieur du boltier de l'equipement.
Ce monta~e amene en effet une deformation du champ electri-que autour de l'element conducteur, qui peut être suffisam-ment forte pour devenir, avec le temps, une autre source de defaut. Un autre inconvenient de cette methode reside dans la presence inevitable de particules ou de poussieres con-ductrices non retirees au cours de la construction de l'equipement, ou en suspension dans le gaz d'isolation, qui, ~ la lon~ue, peuvent se deposer sur la surface des coupleurs et amener ceux-ci a mal fonctionner.
Il a également déja été suggéré d'utiliser des capteurs de courant pour mesurer la variation du courant en ~onction du temps en un point donné d'une ligne de trans-mission. L'utilisation d'un tel capteur de courant estdécrit, par exemple, dans l'article publié par C.A. EKDAHL
Rev. Sci. Instrument, 51, p. 1645 (1980). Le capteur de courant decrit par C.A. EKDAHL est utilise pour controler les oscillations de courant se produisant par effet de striction (pinch Z) dans un gaz de haute densite. Ce cap-teur comprend une cavite annulaire usinee dans la surface de contact d'une des brides servant à la fixation de deux sections du bo1tier de l'equipement utilise. Un espace isolant est egalement usine dans la surface de contact des brides pour obliger le courant de retour circulant dans la paroi de l'equipement, a passe fi l'exterieur de la cavite annulaire;un joint en matériau isolant peut être disposé dans l'espace pour éviter que le gaz d'isolation ne s'échappe dans la cavite annulaire. La difference de potentiel entre les bords opposes de la cavite annulaire est mesuree par une resis-tance reliee en serie par un fil isole entxe les rebords des brides opposees. Dans ce cas particulier, le voltage mesure n'est toutefois pas seulement proportionnel à la derive par rapport au temps du courant circulant dans le conducteur central de l'equipement. Ce voltage inclut ega-lement la chute ohmique associee a la circulation du courant `\ de retour passant dans le boltier de l'equipement et par consequent dans les brides de celui-ci.
La présente invention a pour objet une méthode ainsi qu'un dispositif pour la detection et pour la locali-sation de defauts et/ou decharges partielles dans un equi-pement electrique a isolation gazeuse, qui combine et amé-liore de façon substantielle les caracteristiques ainsi que les avantages des methodes et des appareils precedemment !l 7 7 ~ 3 6 décrits, mis au point par S.A. BOOGs et al et C.A. EKDAHL, tout en ~liminant leurs désavantages.
Plus precisément, la présente invention a pour objet une méthode ainsi qu'un dispositif pour la détection de defauts electriques et/ou decharges partielles dans un equipement electrique a isolation gazeuse, qui, d'une part, utilise en partie la méthodologie développée par S.A. BOGGS et al et, d'autre part, prend avantage de la geométrie des cavités annulaires machinées par C.A. EKDAHL dans les brides de son équipement, pour recevoir des bobines toroldales conçues pour donner un signal de sortie en fonc-tion de la variation de courant circulant dans l'element conducteur dispose au centre du boitier de l'équipement.
Il convient de mentionner que l'utilisation d'une bobine toroidale comme capteur pour mesurer toute variation d'un courant circulant dans un conducteur passant au milieu de ladite bobine, est bien connue depuis de très nombreuses années. Ce type de bobine qui est connu sous le nom de bobine de Rogowski a fait l'objet de tres nombreuses etudes rapportees dans plusieurs articles.
Cependant, dans le cadre de la présente invention, il a ete decouvert de facon surprenante que des resultats extrêmement significatifs et précis peuvent être obtenus en combinant la methodologie mise au point par S.A. BOGGS et al avec la geometrie tres particuliere imaginee par C.A.
EKDAHL pour les brides de son equipement, a condition d'uti-liser en outre un type différent de capteur de courant, constitué par une bobine toro;dale placee a l'interieur de la cavite annulaire prevue dans la paroi de l'équipement tel que le propose C.A. EKDAHL, au lieu d'utiliser cette cavite telle quelle comme capteur de cou-rant.
- La méthode et l'appareil selon l'invention ont de nombreux avantages par rapport aux méthodes et appareils mis au point par S.A. BOGGS et al et C.A. EDXAHL. Tout ! ! ~753fi d'abord, l'appareil selon l'invention ne fait pas appel à
des coupleurs capacitifs tels que ceux utilisés par S.A.
sOGGS et al, ce qui permet d'eviter les divers inconvénients précedemment mentionnes comme etant associes à l'utilisation de tels coupleurs. D'autre part, l'insertion de bobines toro;dales dans les cavités annulaires telles que celles utilisees par C.A. EKDAHL permet avantageusement d'éviter les phenomènes de perturbation du champ electrique ainsi que les phenomenes de vieillissement rencontres dans le cas où l'on utilise des coupleurs capacitifs.
De plus, l'utilisation de bobines -toro;dales a plusieurs avantages en soi par rapport a l'utilisation d'un capteur tel que celui propose par C.A. EKDAHL. En effet, lorsqu'on utilise des bobines toroidales, la mesure niest pas affectée par tout courant qui pourrait circuler dans ou sur la paroi du boitier puisque ce courant circule automatiquement à l'exté-rieur du tore constitué par la bobine. De plus, la mesure n'est pas influencée par la chute ohmique de potentiel liée à cette circulation de courant. En outre, la sensibilité
de la mesure ne dépend pas de Ia surface de la section de la cavite annulaire, mais du nombre de spires dans chaque bobine toroidale. En conséquence, on peut obtenir une augmentation substantielle de la sensibilité de la mesure de fason extrêmement simple pour une géométrie équivalente a celle de C.A. EKDAHL.
Plus précisément, la présente invention propose un appareil perfectionne pour detecter et localiser des dé-fauts electriques et/ou des décharges partielles dans un equipement electrique du type comprenant un boitier ferme contenant un gaz d'isolation pour isoler electriquement au moins un element conducteur dispose centralement a l'inte-rieur du boltier. Cet appareil, comme tous les appareils de ce type, comprend:
' ! 7 7 5 3 fi une pluralité de capteurs de courant disposé à
intervalle dGnné a l'intérieur du bol-tier pour detecter toute variation du courant circulant dans l'élément conduc-teur, chaque capteur donnant un signal en relation avec la variation du courant detecte; et un circuit de contrôle relie à chacun des capteurs pour comparer leurs signaux et mesurer l'intervalle de temps entre les moments où sont reçus les signaux fournis par les divers capteurs d'une m8me variation donnee de courant, et pour-ainsi determiner o~ est situe le defaut ou la decharge partielle ayant cause cette variation donnee de courant.
Cet appareil de type connu est caractérisé selon l'invention en ce que chacun de ses capteurs est constitue par une bobine toroidale disposée dans une cavité annulaire usinee dans la paroi du boltier de l'equi-pement tout autour de l'element conducteur, et en ce que chacune de ces cavites est reliée sur toute sa longueur à
la surface interieure du boltier par une fente dont les c8tes opposés sont suffisamment éloignés pour être isolés l'un de l'autre.
~ a fente reliant chaque cavité à la surface inté-rieure du bo;tier a l'avantage d'obliger le courant induit ou circulant dans le boitier à passer à l'extérieur de la bobine, et ainsi d'eviter de fausser le signal de sortie de cette bobine. La fente reliant chacune des cavites à la surface interieure du boitier est egalement necessaire pour permettre à la bobine d'etre induite par le courant circu-lant dans l'element conducteur au centre du boltier, et par conséquent permettre à celle-ci de fournir une mesure de ce courant, bien que la bobine ne soit pas directement placee dans le boltier pour ne pas perturber le champ électrique au sein de celui-ci.
De préference, chacune des bobines toroidales est constituee par une bobine de Rogowski ' 17753fi de type différenciateur, donnant un signal de sortie dont le voltage est proportionnel à la dérivée par rapport au temps du courant circulant dans l'élément conducteur.
Selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, l'appareil perfectionné selon l'invention est utilisé dans un équipement électrique à isolation gazeuse dont le boltier comprend une pluralité de sections attachees bout à bout au moyen de brides presentant des surfaces de contact. Dans ce mode de réalisation particulier, les cavi-tés annulaires destinees a recevoir les bobines sont usineesà même les surfaces de contact des brides.
Selon un autre mode de realisation préféré de l'invention, le dispositif perfectionné selon l'invention est utilisé dans un équipement electrique d'isolation ga-zeuse dont le bo~tier comprend une pluralite de sectionsfixees bout à bout au moyen de viroles soudées. Dans ce cas, les-cavités annulaires destinées à recevoir les bobines sont usinées dans les viroles.
L'appareil perfectionne selon l'invention peut comprendre en outre un filtre passe-haut monté entre chaque bobine et le circuit de contrôle, pour séparer les signaux à haute fréquence associés à un défaut et/ou une décharge partielle des signaux à basse frequence produits par un courant circulant dans l'elément conducteur.
Il convient de noter que chaque bokine peut etre utilisee non seulement pour detecter et localiser les defauts - et/ou decharges partielles, mais egalement pour mesurer l'in-tensite du courant circulant dans l'element conducteur. En effet, en utilisant un filtre adequat, il est possible de mesurer le courant total ou le courant circulant dans une phase donnee dans l'element conducteur, et ainsi détecter toute variation d'amplitude d'une phase donnee par rapport aux autres. A cette fin, le signal de sortie donne par cha-! ~ 7 7 5 3 6 que bobine, lequel signal est proportionnel a la dérivé
par rapport au temps du courant ci.rculant dans l'élément conducteur, doit bien entendu ê-tre intégré.
La présente invention propose également une méthode pour la détection et la localisation de défauts électriques et/ou décharges partielles dans un équipement electrique à isolation gazeuse du type comprenant un boîtier fermé contenant un gaz d'isolation pour isoler electrique-ment au moins un élément conducteur dispose centralement a l'intérieur du boltier. Cette méthode comprend les mêmes etapes de base que la methode mise au point par S.A. BOGGS
et al, à savoir:
- on installe des capteurs de courant à in.tervalle donne à l'interieur du boltier de l'equipement;
- on détecte le courant induit dans chacun des capteurs par le courant circulant dans l'element conducteur;
- on mesure les intervalles de tem~s entre les moments où sont detectés par les divers capteurs les mêmes variations de courant; et - on détermine à partir des mesures effectuees o~
est localisée la faute et/ou la décharge partielle ayant cause ladite variation donnee de courant.
La méthode selon l'invention est toutefois carac-terisee en ce que l'on utilise comme capteurs, des bobines toroldales chacune disposée dans une cavité
annulaire usinee dans la paroi du boltier de l'equipement de façon à ce que chaque bobine entoure complètement l'element conducteur, chacune des cavites etant en outre reliee sur toute sa longueur à la surface intérieure du boltier par une fente dont les côtes opposes sont suffisamment eloignes pour être isoles l'un de l'autre et pour ainsi permettre à la bobine situee dans la cavite en question d'être induite par le courant circulant dans l~element conducteur central.
I1 convient de mentionner que la methode et llappa-^ 177S36 reil selon l'invention peuvent être utilises avec n'importe quel type d'equipement electrique a isolation gazeuse.
~insi, a titre d'exemple, l'appareil et la méthode selon l'invention peuvent être utilisés dans un câble, un poste S blindé ou un disjoncteur ~ isolation gazeuse. L'appareil peut être monté de façon permanente dans l'équipement lors-que ce dernier est assemblé et peut donc être utilisé de façon préventive aussi bien qu'en cas d'accident ou de problème.
L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description non limitative qui va suivre de deux modes de réalisation préférés de celle-ci, avec référence aux dessins ci-joints dans lesquels:
la figure 1 est une vue en coupe d'une portion de lS câble à isolation gazeuse comprenant une pluralité de sec-tions attachées bout a bout au moyen de brides, avec une bobine de Rogowski montée dans une cavité usinée dans une paire de brides;
la figure 2 est une vue partielle similaire à 0 celle de la figure 1, illustrant une variante de réalisation;
la figure 3 est une vue en coupe d'une portion de câble à isolation gazeuse comprenant une pluralité de sec-tions attachées bout à bout au moyen de viroles, avec une bobine de Rogowski montée dans une cavité usinée dans une 5 des viroles;
la figure 4 est une vue schématique d'un dispositif expérimental incorporant un appareil de détection et de loca-lisation selon l'invention;
la figure S est une représentation oscillographique d'un signal de défaut introduit artificiellement au moyen d'un generateur dans le câble utilise dans le dispositif experimental schematise sur la figure 4; et la figure 6 est une representation oscillographique des signaux mesures par les bobines dè Rogowski utilisees ~ ~ 7753fi - dans le dispositif expérimental schématisé sur la figure 4.
L'appareil selon l'invention est destine à etrè
uti:Lisé sur un équipement tel que celui illustre de façon très schématique sur la figure 4 des dessins, pour détecter et :Localiser tout defaut electrique et/ou decharge partielle dans un equipement electri~ue à isolation gazeuse, tel que le cable à isolation gazeuse 1 illustre sur la figure 1.
Ce câble d'isolation 1 comprend un boîtier ferme 3 en forme de gaine, qui contient un gaz d'isolation de preference inerte du point de vue chimique, incolore, inodore et ininflammable, tel que du SF6. Ce gaz est utilise pour isoler electriquement un conducteur 5 dispose centralement à
l'interieur du boltier. Le boltier 3 est constitue d'une pluralite de sections de tube 7a, 7b etc., faits en un alliage d'aluminium ou de tout autre métal, lesquelles sec-tions sont attachees bout à bout au moyen de brides 9a et 9b s'étendant radialement aux extrémites de chaque section.
Le conducteur 5 peut être constitue par un câble tubulaire fait en alliage d'aluminium ou en cuivre, etc. placé concentriquement à l'interieur du bo~tier et maintenu en place au moyen d'en-tretoises isolees (non illustrees). Les brides 9a et 9b utilisees pour fixer ensemble les sections du bo~tier, ont des surfaces qui peuvent etre vissées l'une contre l'autre au moyen d'un jeu d'ecroux et de boulons 12 tel qu'illustre sur la figure 2, passant à l'interieur de trous lla et llb prevus à cet effet dans les brides.
Selon l'invention, une pluralite de bobines toroIdales 13 sont disposees dans des cavites annulaires 15 usinees dans la paroi du bo~tier de façon à
s'etendre tout autour du conducteur 5. Avantageusement, chaque bobine toroidale 13 est constituee par une bobine de Rogowski de type differenciateur, donnant un signal de sortie dont le voltage est proportionnel a la derivée par rapport au temps du courant circulant dans le ~ ! 77536 cor,ducteur et répond donc à l'equation suivante:
V = M di dt Dans cette équation, M représente une constante qui dépend de la structure de la bobine et des caractéris-tiques du couplage entre cette bobine et la cavité. Comme on peut facilement le comprendre, il est possible de modi-fier soit la structure de la bobine, soit le couplage de cette bobine pour obtenir la sensibilité de mesure désirée.
Tel qu'illustré sur la figure 1, chaque cavité 15 destinée à recevoir une bobine peut être usinée de façon symétrique dans les surfaces de contact de chaque paire de brides 9a et 9b. Tel qu'illustré sur la figure 2, les cavités destinées à recevoir les bobines peuvent également être utilisées dans la surface d'une seule des deux brides de chaque paire de brides utilisées pour attacher les sec-tions du boltier deux par deux.
Pour assurer un couplage inductif de la bobine avec le conducteur central 5, chaque cavité 15 est reliée sur toute sa longueur à la surface intérieure de la paroi du bo~tier 3 au moyen d'une fente 17 dont les côtée opposés ;' l9a et l9b sont suffisamment éloignés pour etre isolés l'un de l'autre. Sur le mode de realisation illustré sur la figure 1 et sa variante illustrée sur la figure 2, les côtés l9a et l9b de la fente 17 reliant la cavité 15 à la surface intérieure de la paroi du boitier, sont constituées par une `~ portion des surfaces de contact des brides 9a et 9b. Pour éviter que le gaz d'isolation ne s'échappe de l'intérieur du boltier vers l'extérieur, une bague d'étanchéité 25 faite d'un matériau isolant électriquement peut être disposé
dans chacune des fentes.
Les bornes de chacune des bobines de Rogowski passent par un trou 23 prévu a cet effet dans l'une des brides, et sont reliées à un connecteur 21 tel qu'illustré
sur la figure 1.
~ I 77536 L'appareil selon l'invention peut également être utilise dans un autre type d'equipement a isolation gazeuse, tel que le câ~le à isolation gazeuse 1' illustre sur la ~igure 3 qui est sensiblement identique à celui illustre sur les figures 1 et 2, si ce n'est que les sections 7a et 7b de son boltier sont re]iees les unes aux autres au moyen de viroles annulaires et soudees 27 au lieu d'être reliees au moyen de brides. Dans ce mode très particulier de réa-lisation, les elements structuraux du cable 1' similaire a ceux precedemment decrits en se referant aux figures 1 et 2, ont ete identifies par les mêmes references numeriques, avec un indice prime (').
Dans ce mode particulier de réalisation, la bobine 13' est situee a l'interieur d'une cavite annulaire 15' usinee dans chaque virole 27. Ces derniers ont, vues en coupe , la forme d'un T avec une barre horizontale 29 et une barre verticale 31. Deux bagues d'etancheite 35a et 35b sont utilisees pour rendre étanche le joint et proteger le conducteur des projections de soudure lorsque les extre-mites des sections du boîtier 7'a et 7'b sont soudees àmême les extremites de la barre verticale 31 de la virole.
Pour faciliter la construction de la cavite annulaire 15', chaque virole 27 peut être faite en deux morceaux qui sont ulterieurement soudes l'un à l'autre apres que la bobine 13' ait ete placee dans la cavite et reliee electriquement a un connecteur exterieur 21'.
Chaque bobine 13 ou 13' placee à intervalle donne à l'interieur des brides ou des viroles du boîtier, est utilisee pour détecter toute variation du courant circulant dans le conducteur. Tel qu'illustré plus en détail sur la figure 4, chaque bobine 13a, 13b, 13c... placée à intervalle donné ~ l'interieur des brides ou des viroles du câble 1, est reliee a un circuit de mesure 45 qui peut être consti-tué par un oscilloscope ou un oscillographe, au moyen d'une I 1 77 5 3 fi pluralité de cables isolés 47a,' 47b, 47c etc. Le circuit 45 est utilisé pour comparer les signaux reçus de chaque bobine et mesurer la différence de temps entre la réception des signaux donnés par toutes les bobines d'une même varia-tion donnée de courant, pour déterminer o~ est située la faute et/ou la decharge partielle ayant cause cette varia-tion donnee de courant. En effet, lorsqu'un défaut ou une décharge partielle se produit dans le cable entre le conduc-teur 5 et son boitier 3, le courant qui est produit par ce défaut ou cette décharge partielle et qui est généralement à haute fréquence, se propage depuis sa source sur la paroi intérieure du boitier. A cause des fentes'17, 1~ courant se propageant sur la paroi du boitier est obligé de passer à l'extérieur de chacune des bobines. Ce courant n'affecte donc pas le signal fourni par chacune des bobines situées à
l'intérieur'd'une cavité. Les signaux fournis par les bobines, lesquels sont proportionnels a la variation en fonction du temps du courant circulant dans le conducteur, montrent donc une variation du courant due à la faute ou à
la decharge partielle en question. Ce signal est detecte à
des moments differents par les bobines situees à des endroits differents sur la longueur du cable, selon la vitesse à
laquelle le courant se propage dans le conducteur. Si la longueur du câble entre chaque paire de bobines est connue, il est alors très facile de determiner avec precision o~
est situe le defaut et/ou la decharge partielle en effectuant ~, une simple règle de trois a partir des longueurs de câbles connues et des intervalles de temps mesures sur l'oscillo-graphe 45.
Afin d'obtenir de meilleurs resultats, on peut utiliser un filtre passe-haut entre chaque bobine et le cir-cuit de contrôle, pour separer les signaux à haute frequence associés à un défaut et/ou à une décharge partielle, des signaux à basse frequence produits par un courant circulant ' I 7753fi dans le conducteur.
En utilisant un dispositif experimental tel que celui illustre sur la figure 4, des essais ont été effectués en utilisant un générateur 41 de type HP 92 B comme source de décharges partielles. Pour injecter un signal de défaut dans le conducteur 5, on a utilisé un couplage capacitif 43.
Durant les essais, le conducteur 5 était relié à une source de courant alternatif 37 (60 Hertz) via une résistance 39.
Durant les essais, un signal de defaut tel que celui illustré sur le graphe de la figure 5, a été injecté
dans le câble par le générateur 41. Des signaux Sa, Sb et Sc qui furent detectés par les bobines 13a, 13b et 13c sont illustrés sur la figure 6. Comme on peut le voir sur cette figure, les signaux Sa et Sb détectés par les bobines 13a et 13b entre lesquels fut in]ecté le signal de défaut, arrivèrent a l'oscillographe en même temps mais avec des polarités inverses. Ceci est la preuve que le signal de défaut provenait d'un endroit situé sensiblement à mi-distance entre les bobines 13a et 13b. Le signal Sc trans-mis par la bobine 13c fut identique à celui reçu par la bobine 13b mais légèrement en retard. Ceci est egalement la preuve que le signal de defaut provenait de la direction où se trouve la bobine 13b.
En calibrant de fason appropriee l'equipement à
isolation gazeuse 1, il est possible de calculer la vitesse à laquelle se propage le courant de defaut et ainsi de déterminer où est placé le défaut par simple mesure des intervalles de temps.
A ce sujet, il convient de mentionner que chaque bobine 13a, 13b et 13c doit être reliee à l'oscilloscope ou à l'oscillographe au moyen des câbles 47a, 47b et 47c de même longueur, pour eviter tout delai dans la transmission des signaux détectes. Ces delais peuvent affecter la mesure et par conséquent la location précise du défaut dans l'équi-I ~7753fi pement. Des fils de longueur différentes peuvent b~en entendu être utilisés, mais il convient alors d'effectuer des corrections de temps pour tenir comp-te des delais dans la transmission des signaux.
Claims (15)
1. Appareil pour détecter et localiser des défauts électriques et/ou décharges partielles dans un équipement électrique du type comprenant un boîtier fermé
contenant un gas d'isolation pour isoler électriquement au moins un élément conducteur disposé centralement à l'inté-rieur du boîtier, ledit appareil comprenant:
- une pluralité de capteurs de courant disposés à intervalles donnés à l'intérieur du boîtier pour détecter toute variation du courant circulant dans l'élément conduc-teur, chaque capteur donnant un signal en relation avec la variation de courant détectée; et - un circuit de contrôle relié à chacun des cap-teurs pour comparer leurs signaux et mesurer l'intervalle de temps entre les moments où sont reçu les signaux fournis par les divers capteurs d'une même variation donnée de cou-rant, et pour ainsi déterminer où est située le défaut ou la décharge partielle ayant causé cette variation donnée de courant, caractérisé en ce que:
- chacun des capteurs est constitué par une bobine toroïdale disposée dans une cavité
annulaire usinée dans la paroi du boîtier de l'équipement tout autour de l'élément conducteur, chacune de ces cavité étant reliée sur toute sa longueur à
la surface intérieure du boîtier par une fente dont les côtés opposés sont suffisamment éloignés pour être isolés l'un de l'autre.
contenant un gas d'isolation pour isoler électriquement au moins un élément conducteur disposé centralement à l'inté-rieur du boîtier, ledit appareil comprenant:
- une pluralité de capteurs de courant disposés à intervalles donnés à l'intérieur du boîtier pour détecter toute variation du courant circulant dans l'élément conduc-teur, chaque capteur donnant un signal en relation avec la variation de courant détectée; et - un circuit de contrôle relié à chacun des cap-teurs pour comparer leurs signaux et mesurer l'intervalle de temps entre les moments où sont reçu les signaux fournis par les divers capteurs d'une même variation donnée de cou-rant, et pour ainsi déterminer où est située le défaut ou la décharge partielle ayant causé cette variation donnée de courant, caractérisé en ce que:
- chacun des capteurs est constitué par une bobine toroïdale disposée dans une cavité
annulaire usinée dans la paroi du boîtier de l'équipement tout autour de l'élément conducteur, chacune de ces cavité étant reliée sur toute sa longueur à
la surface intérieure du boîtier par une fente dont les côtés opposés sont suffisamment éloignés pour être isolés l'un de l'autre.
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé
en ce que chacune des bobines toroïdales est constituée par une bobine de Rogowski de type différen-ciateur, donnant un signal de sortie dont le voltage est proportionnel à la dérivé par rapport au temps du courant circulant dans l'élément conducteur.
en ce que chacune des bobines toroïdales est constituée par une bobine de Rogowski de type différen-ciateur, donnant un signal de sortie dont le voltage est proportionnel à la dérivé par rapport au temps du courant circulant dans l'élément conducteur.
3. Appareil selon la revendication 2, destine à
être utilisé dans un équipement électrique à isolation gazeuse dont le boîtier comprend une pluralité de sections attachées bout à bout au moyen de brides présentant des surfaces de contact, caractérisé en ce que les cavités annulaires destinées à recevoir les bobines sont usinées à
même les surfaces de contact des brides.
être utilisé dans un équipement électrique à isolation gazeuse dont le boîtier comprend une pluralité de sections attachées bout à bout au moyen de brides présentant des surfaces de contact, caractérisé en ce que les cavités annulaires destinées à recevoir les bobines sont usinées à
même les surfaces de contact des brides.
4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé
en ce que chaque cavité destinée à recevoir une bobine, est usinée dans la surface de l'une des deux brides joignant deux sections du boîtier, et en ce que les côtés opposés de la fente reliant cette cavité à la surface intérieure du boî-tier sont constituées par des portions des surfaces de con-tact desdites brides servant à joindre lesdites sections du boîtier.
en ce que chaque cavité destinée à recevoir une bobine, est usinée dans la surface de l'une des deux brides joignant deux sections du boîtier, et en ce que les côtés opposés de la fente reliant cette cavité à la surface intérieure du boî-tier sont constituées par des portions des surfaces de con-tact desdites brides servant à joindre lesdites sections du boîtier.
5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé
en ce qu'il comprend en outre un filtre passe-haut monté
entre chaque bobine et le circuit de contrôle, pour séparer les signaux à haute fréquence associés à un défaut ou à une déchargé partielle des signaux à basse fréquence produits par un courant circulant dans l'élément conducteur,
en ce qu'il comprend en outre un filtre passe-haut monté
entre chaque bobine et le circuit de contrôle, pour séparer les signaux à haute fréquence associés à un défaut ou à une déchargé partielle des signaux à basse fréquence produits par un courant circulant dans l'élément conducteur,
6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé
en ce que l'équipement électrique à isolation gazeuse est un câble, un poste blindé ou un disjoncteur à isolation gazeuse.
en ce que l'équipement électrique à isolation gazeuse est un câble, un poste blindé ou un disjoncteur à isolation gazeuse.
7. Appareil selon la revendication 2, destiné à
être utilisé avec un équipement électrique à isolation ga-zeuse dont le boîtier comprend une pluralité de sections fixées bout à bout au moyen de viroles soudées, caractérisé
en ce que les cavités annulaires destinées à recevoir les bobines sont usinées dans les viroles.
être utilisé avec un équipement électrique à isolation ga-zeuse dont le boîtier comprend une pluralité de sections fixées bout à bout au moyen de viroles soudées, caractérisé
en ce que les cavités annulaires destinées à recevoir les bobines sont usinées dans les viroles.
8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé
en ce qu'il comprend en outre un filtre passe-haut monté
entre chaque bobine et le circuit de contrôle, pour séparer les signaux à haute fréquence associés à un défaut et/ou une décharge partielle des signaux à basse fréquence pro-duits par un courant circulant dans l'élément conducteur.
en ce qu'il comprend en outre un filtre passe-haut monté
entre chaque bobine et le circuit de contrôle, pour séparer les signaux à haute fréquence associés à un défaut et/ou une décharge partielle des signaux à basse fréquence pro-duits par un courant circulant dans l'élément conducteur.
9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé
en ce que l'équipement électrique à isolation gazeuse est un câble à isolation gazeuse.
en ce que l'équipement électrique à isolation gazeuse est un câble à isolation gazeuse.
10. Méthode de détection et de localisation de défauts électriques et/ou décharges partielles dans un équi-pement électrique à isolation gazeuse du type comprenant un boîtier fermé contenant un gaz d'isolation pour isoler élec-triquement au moins un élément conducteur disposé centrale-ment à l'intérieur du boîtier, ladite méthode comprenant les étapes successives suivantes:
- on installe des capteurs de courant à intervalles donnes à l'intérieur du boîtier;
- on détecte le courant induit dans chacun des capteurs par le courant circulant dans l'élément conducteur;
- on mesure l'intervalle de temps entre les moments où sont détectés par les divers capteurs une même variation donnée de courant; et - on détermine à partir des mesures effectuées où
est localisé la faute et/ou la décharge partielle ayant causé
ladite variation donnée de courant, caractérisé en ce que, - on utilise comme capteurs, des bobines toroïdales chacune disposée dans une cavité annulaire usinée dans la paroi du boîtier de l'équipement de façon à
ce que chaque bobine entoure complètement l'élément conduc-teur, chacune desdites cavités étant reliée sur toute sa longueur à la surface intérieure du boîtier par une fente dont les côtés opposés sont suffisamment éloignés pour être isolés l'un de l'autre.
- on installe des capteurs de courant à intervalles donnes à l'intérieur du boîtier;
- on détecte le courant induit dans chacun des capteurs par le courant circulant dans l'élément conducteur;
- on mesure l'intervalle de temps entre les moments où sont détectés par les divers capteurs une même variation donnée de courant; et - on détermine à partir des mesures effectuées où
est localisé la faute et/ou la décharge partielle ayant causé
ladite variation donnée de courant, caractérisé en ce que, - on utilise comme capteurs, des bobines toroïdales chacune disposée dans une cavité annulaire usinée dans la paroi du boîtier de l'équipement de façon à
ce que chaque bobine entoure complètement l'élément conduc-teur, chacune desdites cavités étant reliée sur toute sa longueur à la surface intérieure du boîtier par une fente dont les côtés opposés sont suffisamment éloignés pour être isolés l'un de l'autre.
11. Méthode selon la revendication 10, caractéri-sée en ce que chacune des bobines toroïdales est constituée par une bobine de Rogowski de type différen-ciateur donnant un signal de sortie dont le voltage est pro-portionnel à la dérivé par rapport au temps du courant circulant dans l'élément conducteur.
12. Méthode selon la revendication 11, appliquée à la détection et à la localisation de fautes et/ou de décharges partielles dans un câble, un poste blindé ou un disjoncteur à l'isolation gazeuse, caractérisée en ce que les cavités annulaires dans lesquelles sont disposées les bobines, sont usinées dans les surfaces de contact des brides utilisées pour fixer l'une à l'autre des sections du boîtier de l'équipement.
13. Méthode selon la revendication 12, caractéri-sée en ce que:
- on filtre les signaux détectés pour séparer ceux à haute fréquence associés à un défaut et/ou une décharge partielle, de ceux à basse fréquence produits par un courant circulant dans l'élément conducteur.
- on filtre les signaux détectés pour séparer ceux à haute fréquence associés à un défaut et/ou une décharge partielle, de ceux à basse fréquence produits par un courant circulant dans l'élément conducteur.
14. Méthode selon la revendication 11, appliquée à la détection et à la localisation de défauts électriques et/ou décharges partielles dans un câble à isolation ga-zeuse, caractérisée en ce que les cavités annulaires dans lesquelles sont disposées les bobines, sont usinées dans des viroles utilisées pour attacher ensemble des sections du boîtier de l'équipement.
15. Méthode selon la revendication 14, caractéri-sée en ce que:
- on filtre en outre les signaux détectés pour séparer ceux à haute fréquence associés à un défaut et/ou une décharge partielle, de ceux à basse fréquence produites par un courant circulant dans l'élément conducteur.
- on filtre en outre les signaux détectés pour séparer ceux à haute fréquence associés à un défaut et/ou une décharge partielle, de ceux à basse fréquence produites par un courant circulant dans l'élément conducteur.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US46187083A | 1983-01-28 | 1983-01-28 | |
| US461.870 | 1983-01-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1177536A true CA1177536A (fr) | 1984-11-06 |
Family
ID=23834265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000424623A Expired CA1177536A (fr) | 1983-01-28 | 1983-03-28 | Detection et localisation de defauts electriques et decharges partielles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA1177536A (fr) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100356181C (zh) * | 2004-07-02 | 2007-12-19 | 武汉奋进电力技术有限公司 | 交直流高压绝缘子被动式检测仪 |
| CN106353579A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-25 | 浙江图维科技股份有限公司 | 一种电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置及方法 |
| CN112198398A (zh) * | 2020-09-01 | 2021-01-08 | 红相股份有限公司 | 一种电磁波脉冲时基标定定位方法及终端 |
-
1983
- 1983-03-28 CA CA000424623A patent/CA1177536A/fr not_active Expired
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100356181C (zh) * | 2004-07-02 | 2007-12-19 | 武汉奋进电力技术有限公司 | 交直流高压绝缘子被动式检测仪 |
| CN106353579A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-25 | 浙江图维科技股份有限公司 | 一种电缆电流、导体温度、内置局放一体化监测装置及方法 |
| CN112198398A (zh) * | 2020-09-01 | 2021-01-08 | 红相股份有限公司 | 一种电磁波脉冲时基标定定位方法及终端 |
| CN112198398B (zh) * | 2020-09-01 | 2024-04-05 | 红相股份有限公司 | 一种电磁波脉冲时基标定定位方法及终端 |
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