Appareil pour la recherche des pertes de courant dans les lignes électriques à courant alternatif. On connaît déjà des appareils pour la re cherche des pertes de courant dans les lignes électriques à courant alternatif au moyen d'un tube à gaz rare tel que le néon, l'une des électrodes de ce tube étant connectée au chemin de perte recherché, le circuit du tube à gaz rare excitant un écouteur téléphonique.
Ces appareils comportent des perches de mesure constituant un condensateur fixe à armatures métalliques intérieures réparties sur toute la longueur de la perche, ce conden sateur fige étant monté en série avec un con densateur variable, gradué en volts et shunté par une lampe à gaz rare en série avec un écouteur téléphonique, de telle façon que la maneeuvre du condensateur variable produise une augmentation progressive de la tension aux bornes de la lampe à gaz rare jusqu'à obtention de l'allumage brusque de la lampe, ce qui a lieu pour une tension de 80 volts.
L'observation visuelle de la lampe étant diffi cile en plein soleil, le téléphone doit permettre d'observer acoustiquement l'instant précis où se produit le choc dû au courant d'allumage.
Cette méthode de contrôle de la différence de potentiel entre un élément d'isolateur et le sol est donc basée sur l'observation visuelle d'une lampe à gaz rare ou l'observation acous tique d'un choc dû au courant au moment où la lampe s'allume en manoeuvrant un conden sateur variable.
Cette méthode, comme toutes les méthodes analogues consistant à toucher successive ment, avec une boule métallique fixée à l'ex trémité d'une perche, les diverses armatures d'une chaîne d'isolateurs ou les diverses clo ches d'un isolateur rigide, présente certains dangers. Notamment l'opérateur peut provo quer sur un isolateur ou sur une chaîne d'iso lateurs, une mise à la terre par amorçage d'arc. Par ailleurs, cette méthode nécessite des perches isolantes parfaitement sèches; il faut, par conséquent, que l'équipe chargée de la vérification soit accompagnée d'une étuve. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients.
Elle concerne un appareil pour la recher che des pertes de courant dans les lignes élec triques à courant alternatif au moyen d'un tube à gaz rare qui excite un écouteur télé phonique et dont on connecte une des élec trodes au circuit de fuites présumé, appareil caractérisé par ce que le circuit du tube à gaz rare est combiné à une boucle d'induction contrôlée par un interrupteur, l'écouteur télé phonique rendant ainsi, suivant la position de l'interrupteur, soit un son de contrôle dû au courant d'induction témoin de la boucle, soit un son indicateur dû au courant de fuite.
Le dessin annexé représente, schématique ment et à titre d'exemple, une forme d'exécu tion de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est un schéma de l'appareil en position d'utilisation.
La fig. 2 est un diagramme de l'intensité du courant qui traverse le tube à gaz rare.
La fig. 3 est une coupe axiale d'un iso lateur perforé.
La fig. 4 est un schéma montrant un autre mode de réalisation du tube à gaz rare. L'appareil selon la fig. 1 comprend essen tiellement un tube 1 qui contient un gaz tel que le néon à l'état raréfié; dans ce tube 1 sont logées deux électrodes 2, 3 connectées à un circuit 4 comportant, en série, un interrup- teur 5 et l'enroulement primaire 6, d'un trans formateur 6 à noyau magnétique 6g.
Le circuit 4 est relié, d'autre part, électri quement à un crochet conducteur 7 porté par une perche isolante 8.
Enfin, l'enroulement secondaire 62 du transformateur 6 est connecté à un écouteur téléphonique 9, avec interposition d'une résis- tance 10.
L'étude du fonctionnement de cet appareil exige quelques explications préliminaires. Le passage d'un courant dans un tube au néon produit des effluves à. l'intérieur de ce tube.
Une tension alternative A (fig. 2) déter mine l'ionisation des molécules gazeuses com prises entre les électrodes 2, 3 raccordées res- pectivement aux bornes 12 et 11; il s'établit alors un très faible courant i entre ces deux électrodes 2, 3.
L'ionisation devient insuffisante pour maintenir ce courant lorsque la tension alter native passe par la valeur B, inférieure à A.
Dans ces conditions, à chaque alternance, le tube su néon vibre pendant un temps très court, le courant se rétablissant dans ce tube lorsque la tension aux bornes des électrodes reprend la valeur limite A.
La courbe C de la fig. 2 représente l'in tensité du courant traversant un tube au néon. Il est nécessaire de rappeler, d'autre part, que le son dans tout écouteur téléphonique est fonction non seulement de la fréquence fondamentale du courant qui le traverse,
mais également de la fréquence des harmoniques supérieures de ce courant. Ces harmoniques supérieures peuN\at ^Pea-es être fonction des caractéristiques du générateur et des ré cepteurs des différents circuits alimentés, alors que la fréquence fondamentale ne dé pend, elle, que des caractéristiques du géné rateur.
En particulier, un circuit électrique com prenant une boucle d'induction en série avec un tube au néon et une source de courant sinusoïdal est parcouru par un courant dont la forme de courbe est différente d'une sinu soïde (fig. 2).
Or, une fonction périodique de forme quelconque peut toujours et d'une seule manière être considérée comme la superposi- tion d'une fonction sinusoïdale fondamentale de même période et de ses harmoniques, en général en nombre infini (série de Fourier).
Après ces considérations préliminaires, il est plus facile de comprendre le fonctionne ment de l'appareil dont l'utilisation se fait de la façon suivante: <B>10</B> Contrôle de l'état de tension de la ligne 14.
Dans ce but, l'interrupteur 5 étant fermé,, l'opérateur met l'écouteur 9 à ses oreilles et saisit le crochet 7 sans l'appliquer sur le sup port 13. Il se crée ainsi un courant induit dans l'ensemble du circuit 7--4-5-6,. Le courant induit dû à l'influence, à dis tance appréciable, de la ligne 14, possède la même fréquence que le courant de cette ligne.
Le téléphone 9 rend donc un son correspon dant à la fréquence de ce courant.
L'opérateur ouvre ensuite l'interrupteur tous les autres éléments de l'appareil restant dans leur position. Dans ces conditions, le seul chemin possible du courant vers l'enrou lement primaire 6, conduit par le circuit 4 et par le tube au néon 1, dont la résistance interne, sans excitation suffisante, est très grande et dont la capacité entre électrodes est très petite. Un simple effet d'induction, ob tenu avec un couplage électromagnétique aussi lâche, ne crée aux bornes du tube au néon qu'une tension évidemment infime, tota lement insuffisante pour provoquer une vi bration du néon.
Par suite, le son entendu dans l'écouteur s'affaiblit considérablement au moment où l'opérateur ouvre l'interrupteur 5.
Si malgré tout, par des effets -de capacité, un certain. courant subsiste encore dans le cir cuit ouvert, l'opérateur pourra toujours orien ter l'appareil de telle façon que le flux des lignes d'induction émanant de la ligne 14 soit aussi faible que possible.
L'opérateur peut donc pratiquement an nuler le son dans l'écouteur 9 pour la position d'ouverture de l'interrupteur 5 et sans que la perche soit appliquée sur le support 13.
20 Contrôle de l'existence d'un courant de fuite.
Le contrôle de l'état de tension de la ligne étant terminé, l'opérateur met en contact le crochet 7 de la perche isolante 8 avec un point du poteau 13 de la ligne où il présume une fuite de courant qui se produit, par exem ple, en 25.
Etant donné que la surface extérieure d'un poteau exposée aux intempéries présente une résistivité moindre que le caeur de ce po teau, le courant de frite s'écoule dans le sol par la surface de ce poteau, dans le sens des fibres, c'est-à-dire suivant la flèche<B><I>f,;</I></B> ces fibres constituent, en effet, un chemin de moindre résistance. Il est certain qu'en appliquant sur le che min du courant de fuite un collecteur métal lique embrassant une bande de surface exté rieure du poteau 13 et qu'en reliant ce collec teur électriquement à l'appareil, on peut diri ger la majeure partie du courant de fuite dans cet appareil.
On utilise avantageusement à cet effet le dispositif à pointes 15 qui empêche l'escalade du poteau; il suffit d'accrocher le crochet 7 à ce dispositif à pointes. Cette liai son étant réalisée, une partie du courant de fuite emprunte le chemin suivant: 7-4-11-3-2-61-terre, l'écoulement vers la terre se faisant par effets capacitifs tels que: effet de capacité entre le transformateur 6 et le sol, effet de capacité entre le transformateur 6, l'opérateur et le sol, etc.
La résistance à la terre du tronçon de sup port, compris entre le point d'application 15 de la perche 7 et le sol, n'est pas négligeable. Donc, dans le cas d'un courant de fuite f 1 possédant une valeur telle que sa recherche présente un intérêt pratique pour l'exploita tion, la différence de potentiel qui existe entre le point d'application 15 du crochet 7 et le sol, est telle que la tension aux bornes du tube au néon 1 provoque l'ionisation des molécules gazeuses. La résistance interne du tube au néon se trouve alors considérablement réduite.
ce qui modifie le rôle de ce tube, qui d'une simple capacité devient maintenant un récep teur particulier produisant dans le circuit considéré (7-4--11-3-2-6ï terre) des harmoniques de fréquence supérieure à la fré quence fondamentale du courant de la ligne 14.
Or, étant donné que le timbre,d'un son est défini précisément par le nombre d'harmoni- ques supérieures du son fondamental, le son entendu dans le circuit d'écoute après ouver ture de l'interrupteur 5, c'est-à-dire après in sertion du tube au néon dans le circuit de re cherche, présente obligatoirement une diffé rence de timbre avec le son obtenu lors du contrôle de l'état de tension @de la ligne.
Ce nouveau son, indicateur d'un courant de fuite, est aussi différent du premier (son d'induction) en ce qui concerne son intensité. En effet, le courant dans le primaire du transformateur est, dans le premier cas (in- terrupteur ouvert, crochet 7 non accroché),
le résultat d'un couplage électromagnétique très lâche du circuit 7-4-5-61 et tube au néon avec la ligne 14, le tube au néon 1 inséré dans le circuit d'induction ci-dessus équiva lent au surplus à une très forte résistance.
Dans le second cas (interrupteur ouvert, crochet 7 accroché au chemin de perte), au contraire. le couplage est électrostatique et le plus serré possible. De plus, la résistance du circuit a été considérablement diminuée, du fait que le néon du tube 1 a pu entrer en vibration sous l'effet d'un courant de valeur suffisante.
En définitive, le son de contrôle <B>dû</B> au courant d'induction- témoin de la boucle 7-4-5-61, et le son dû au courant de fuite différent à la fois par le timbre et par l'intensité, le son de contrôle pouvant d'ail leurs aisément être annulé.
Ce qui importe surtout, c'est qu'au moment où l'interrupteur 5 est ouvert et où le crochet 7 n'est pas encore en contact avec le support 13, l'opérateur n'entende aucun son dans l'écouteur. Si le support 13 ne présente aucune fuite, ce silence persiste; au contraire, s'il existe un courant de fuite, un nouveau son réapparaît.
L'appareil selon l'invention permet donc à l'opérateur de distinguer les effets d'un courant normal d'induction et ceux d'un cou rant de fuite.
Cela est tri important dans la pratique, car l'intérêt d'un appareil à rechercher les fuites de courant est considérablement dimi nué si l'opérateur n'a pas la possibilité de vérifier au préalable l'état de tension de la ligne.
Les flèches f 2, f ï et<I>f 4</I> montrent les che mins d'écoulement vers le sol des courants de capacité de la ligne triphasé 14 en cas de l'existence d'une perte à la terre 25 au po teau 13.
L'appareil permet de déceler notamment les fuites provenant d'une perforation 26 ou d'une félure débouchant au droit de la gorge 27 d'un isolateur (fig. 3), défaut qui serait resté caché à l'opérateur par suite de 1a pré sence du fil de ligne 28 et du fil de ligature, même si l'opérateur examinait de près la ligne après avoir interrompu le courant.
Aucune source de courant auxiliaire n'est nécessaire, ce qui simplifie beaucoup l'appa reil qui est rendu ainsi très portatif. De plus, on réduit au minimum les dépenses d'en tretien.
L'opérateur peut aussi utiliser un support isolant pour s'isoler du sol, ce qui augmente sa sécurité pendant la recherche des défauts.
On peut apporter de nombreuses modifi cations à l'appareil ci-dessus, décrit à titre d'exemple, sans sortir de l'esprit de l'inven tion; en particulier, an lieu de faire usage d'un tube à gaz rare avec électrodes parallèles <B><U>,</U></B> 3 (fig. 1), on peut utiliser un tube avec <B><U>'</U> 2</B> électrodes 2, 3 bout à bout (fig. 4).
Apparatus for finding current losses in alternating current power lines. Apparatuses are already known for searching for current losses in AC power lines by means of a rare gas tube such as neon, one of the electrodes of this tube being connected to the desired loss path, the rare gas tube circuit exciting a telephone receiver.
These devices include measuring poles constituting a fixed capacitor with internal metal reinforcements distributed over the entire length of the pole, this fixed capacitor being mounted in series with a variable capacitor, graduated in volts and shunted by a rare gas lamp in series with a telephone receiver, in such a way that the operation of the variable capacitor produces a progressive increase in the voltage across the rare gas lamp until the lamp is suddenly ignited, which takes place for a voltage of 80 volts.
As the visual observation of the lamp is diffi cult in direct sunlight, the telephone must be able to acoustically observe the precise instant when the shock due to the ignition current occurs.
This method of checking the potential difference between an insulator element and the ground is therefore based on the visual observation of a rare gas lamp or the acoustic observation of a shock due to the current at the moment when the The lamp is lit by operating a variable capacitor.
This method, like all similar methods consisting in touching successively, with a metal ball fixed to the end of a pole, the various reinforcements of a chain of insulators or the various bells of a rigid insulator, presents certain dangers. In particular, the operator can cause an insulator or a chain of insulators to be earthed by arcing. Moreover, this method requires perfectly dry insulating poles; therefore, the verification team must be accompanied by an oven. The object of the present invention is to avoid these drawbacks.
It relates to an apparatus for detecting current losses in alternating current electric lines by means of a rare gas tube which excites a telephone receiver and of which one of the electrodes is connected to the presumed leakage circuit, apparatus. characterized in that the rare gas tube circuit is combined with an induction loop controlled by a switch, the telephone receiver thus rendering, depending on the position of the switch, either a control sound due to the current of indicator induction of the loop, ie an indicator sound due to the leakage current.
The appended drawing represents, schematically and by way of example, one embodiment of the object of the invention.
Fig. 1 is a diagram of the device in use position.
Fig. 2 is a diagram of the intensity of the current flowing through the rare gas tube.
Fig. 3 is an axial section of a perforated insulator.
Fig. 4 is a diagram showing another embodiment of the rare gas tube. The apparatus according to fig. 1 essentially comprises a tube 1 which contains a gas such as neon in the rarefied state; in this tube 1 are housed two electrodes 2, 3 connected to a circuit 4 comprising, in series, a switch 5 and the primary winding 6, of a transformer 6 with a magnetic core 6g.
The circuit 4 is connected, on the other hand, electrically to a conductive hook 7 carried by an insulating pole 8.
Finally, the secondary winding 62 of transformer 6 is connected to a telephone receiver 9, with the interposition of a resistor 10.
The study of the operation of this apparatus requires some preliminary explanations. The passage of a current in a neon tube produces effluvia. inside this tube.
An alternating voltage A (fig. 2) determines the ionization of the gaseous molecules comprised between the electrodes 2, 3 connected respectively to the terminals 12 and 11; a very weak current i is then established between these two electrodes 2, 3.
The ionization becomes insufficient to maintain this current when the alter native voltage passes through the value B, lower than A.
Under these conditions, at each alternation, the neon tube vibrates for a very short time, the current being reestablished in this tube when the voltage at the terminals of the electrodes returns to the limit value A.
Curve C in fig. 2 represents the intensity of the current passing through a neon tube. It is necessary to remember, on the other hand, that the sound in any telephone earpiece is a function not only of the fundamental frequency of the current flowing through it,
but also of the frequency of the higher harmonics of this current. These higher harmonics can depend on the characteristics of the generator and the receivers of the various circuits supplied, while the fundamental frequency depends only on the characteristics of the generator.
In particular, an electric circuit comprising an induction loop in series with a neon tube and a sinusoidal current source is traversed by a current whose curve shape is different from a soid sine (fig. 2).
However, a periodic function of any form can always and in a single way be considered as the superposition of a fundamental sinusoidal function of the same period and of its harmonics, generally in infinite number (Fourier series).
After these preliminary considerations, it is easier to understand the operation of the device, the use of which is as follows: <B> 10 </B> Checking the voltage state of line 14.
For this purpose, the switch 5 being closed, the operator puts the earpiece 9 in his ears and grasps the hook 7 without applying it to the support 13. An induced current is thus created in the whole of the device. circuit 7--4-5-6 ,. The induced current due to the influence, at appreciable distance, of line 14 has the same frequency as the current of this line.
Telephone 9 therefore makes a sound corresponding to the frequency of this current.
The operator then opens the switch all the other elements of the device remaining in their position. Under these conditions, the only possible path of the current towards the primary winding 6, led by the circuit 4 and by the neon tube 1, whose internal resistance, without sufficient excitation, is very large and whose capacity between electrodes is very small. A simple induction effect, obtained with such a loose electromagnetic coupling, creates at the terminals of the neon tube only an obviously tiny voltage, totally insufficient to cause a vibration of the neon.
As a result, the sound heard in the earpiece is considerably weakened when the operator opens switch 5.
If despite everything, by effects of capacity, a certain. current still remains in the open circuit, the operator can always orient the device in such a way that the flow of the induction lines emanating from line 14 is as low as possible.
The operator can therefore practically cancel the sound in the earpiece 9 for the open position of the switch 5 and without the pole being applied to the support 13.
20 Checking for the existence of a leakage current.
The control of the voltage state of the line being completed, the operator puts the hook 7 of the insulating pole 8 in contact with a point of the pole 13 of the line where he presumes a current leakage which occurs, for example. ple, in 25.
Since the external surface of a pole exposed to the elements has a resistivity less than the core of this pole, the current of fry flows in the ground by the surface of this pole, in the direction of the fibers, c ' that is to say, following the arrow <B> <I> f ,; </I> </B> these fibers constitute, in fact, a path of least resistance. It is certain that by applying to the path of the leakage current a metal collector embracing an external surface strip of the post 13 and that by connecting this collector electrically to the apparatus, the major part can be directed. of the leakage current in this device.
For this purpose, use is advantageously made of the spike device 15 which prevents the pole from climbing; it suffices to hook the hook 7 to this spiked device. This connection being made, part of the leakage current takes the following path: 7-4-11-3-2-61-earth, the flow towards the earth being made by capacitive effects such as: capacitance effect between the transformer 6 and the ground, capacitance effect between transformer 6, the operator and the ground, etc.
The resistance to earth of the support section, between the point of application 15 of the pole 7 and the ground, is not negligible. Therefore, in the case of a leakage current f 1 having a value such that its search is of practical interest for the exploitation, the potential difference which exists between the point of application 15 of the hook 7 and the ground, is such that the voltage across the neon tube 1 causes ionization of the gas molecules. The internal resistance of the neon tube is then considerably reduced.
which modifies the role of this tube, which from a simple capacity now becomes a particular receiver producing in the circuit considered (7-4--11-3-2-6ï earth) harmonics of frequency higher than the frequency current fundamental of line 14.
Now, given that the timbre of a sound is precisely defined by the number of higher harmonics of the fundamental sound, the sound heard in the listening circuit after opening switch 5, that is, that is to say, after inserting the neon tube into the search circuit, there must be a difference in timbre with the sound obtained when checking the voltage state @ of the line.
This new sound, indicative of a leakage current, is also different from the first (induction sound) in terms of its intensity. In fact, the current in the transformer primary is, in the first case (switch open, hook 7 not hooked),
the result of a very loose electromagnetic coupling of the circuit 7-4-5-61 and neon tube with the line 14, the neon tube 1 inserted into the above induction circuit equates slowly to a very strong resistance.
In the second case (switch open, hook 7 hooked to the loss path), on the contrary. the coupling is electrostatic and as tight as possible. In addition, the resistance of the circuit has been considerably reduced, owing to the fact that the neon of the tube 1 could enter into vibration under the effect of a current of sufficient value.
Ultimately, the control sound <B> due </B> to the induction current - witness of the 7-4-5-61 loop, and the sound due to the leakage current differing both by timbre and by the intensity, the control sound can easily be canceled.
What matters above all is that when the switch 5 is open and the hook 7 is not yet in contact with the support 13, the operator does not hear any sound in the earpiece. If the support 13 does not show any leak, this silence persists; on the contrary, if there is a leakage current, a new sound will reappear.
The apparatus according to the invention therefore enables the operator to distinguish the effects of a normal induction current and those of a leakage current.
This is important in practice, because the interest of a device in finding current leaks is considerably reduced if the operator does not have the possibility of checking beforehand the state of tension of the line.
The arrows f 2, f ï and <I> f 4 </I> show the flow paths towards the ground of the capacitance currents of the three-phase line 14 in the event of the existence of a loss to the earth 25 to po t 13.
The apparatus makes it possible to detect in particular leaks originating from a perforation 26 or from a crack opening to the right of the groove 27 of an insulator (FIG. 3), a defect which would have remained hidden from the operator as a result of 1a. presence of line wire 28 and tying wire, even if the operator closely examined the line after interrupting the current.
No auxiliary power source is needed, which greatly simplifies the apparatus which is thus made very portable. In addition, maintenance costs are kept to a minimum.
The operator can also use an insulating support to isolate himself from the ground, which increases his safety during fault finding.
Numerous modifications can be made to the apparatus described above, described by way of example, without departing from the spirit of the invention; in particular, instead of using a rare gas tube with parallel electrodes <B><U>,</U> </B> 3 (fig. 1), one can use a tube with <B> < U> '</U> 2 </B> electrodes 2, 3 end to end (fig. 4).