EP4012740B1 - Surveillance de dégradation d'une ampoule à vide - Google Patents

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EP4012740B1
EP4012740B1 EP21212595.9A EP21212595A EP4012740B1 EP 4012740 B1 EP4012740 B1 EP 4012740B1 EP 21212595 A EP21212595 A EP 21212595A EP 4012740 B1 EP4012740 B1 EP 4012740B1
Authority
EP
European Patent Office
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capacitor
circuit
value
monitoring
electrical parameter
Prior art date
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EP21212595.9A
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German (de)
English (en)
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EP4012740B8 (fr
EP4012740A1 (fr
Inventor
Florian PORTE
Vladislav KRAYNOV
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Schneider Electric Industries SAS
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Schneider Electric Industries SAS, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP4012740A1 publication Critical patent/EP4012740A1/fr
Publication of EP4012740B1 publication Critical patent/EP4012740B1/fr
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Publication of EP4012740B8 publication Critical patent/EP4012740B8/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/668—Means for obtaining or monitoring the vacuum
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/04—Means for indicating condition of the switching device
    • H01H2071/044—Monitoring, detection or measuring systems to establish the end of life of the switching device, can also contain other on-line monitoring systems, e.g. for detecting mechanical failures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere

Definitions

  • the present invention relates to monitoring the degradation of a vacuum interrupter, in particular the vacuum interrupter of a medium and/or high voltage switching device.
  • EP2463883 relates to a device for detecting the loss of vacuum in a vacuum cutting device.
  • Loss of vacuum is not the only problem that can affect a vacuum bulb, however.
  • the inventors have thus identified that as electrical cuts are made by a vacuum interrupter, a metallic deposit appears on the internal wall of the vacuum interrupter. This metallic deposit degrades the dielectric performance of the vacuum interrupter.
  • Capacitive measurement makes it possible to monitor the level of degradation of the vacuum interrupter, because the measured capacitance value changes as a metal deposit appears on the internal wall of the vacuum interrupter. So the dielectric performance of the vacuum interrupter is monitored over its period of use.
  • the invention provides a predictive maintenance means intended to be on board the vacuum interrupter.
  • the electrodes forming a capacitor comprise two portions of metal ribbon each having a width of between 2 and 20 millimeters, each end of one of the portions of metal ribbon being spaced from one of the ends of the other portions of metal tape with a distance greater than 8 millimeters.
  • the invention also relates to a vacuum interrupter of a cutting device, equipped with a degradation monitoring device as previously presented.
  • the vacuum interrupter and the process have advantages similar to those previously presented.
  • FIG. 1 represents a preferred embodiment of a device for monitoring the degradation of a vacuum interrupter 1.
  • the vacuum interrupter 1 is intended to be used in a cutting device for cutting an electric current in an electrical circuit, in particular medium and/or high voltage.
  • intermediate voltage means a voltage which is greater than 1,000 volts alternating current and 1,500 volts direct current but which does not exceed 52,000 volts alternating current and 75,000 volts direct current.
  • high voltage designates a voltage which is strictly greater than 52,000 volts in alternating current and 75,000 volts in direct current.
  • cutting device is used to designate an electrical device for cutting current, such as a contactor, a switch, a fuse switch or a recloser.
  • an electrical device for cutting current such as a contactor, a switch, a fuse switch or a recloser.
  • Other types of switching devices using a vacuum interrupter are also possible.
  • the vacuum interrupter 1 comprises, in a manner known per se, an envelope 11 of substantially cylindrical shape along an axis of elongation X, closed by two end covers.
  • the envelope 11 contains an electrode 4 fixed relative to said envelope and an electrode 5 movable relative to said envelope.
  • the two electrodes 4 and 5 each support at their free end respectively a fixed contact 6 and a movable contact 7.
  • the movable electrode 5 is movable between a contact position of the two contacts 6 and 7 and a separation position of the two contacts.
  • the envelope 11 thus forms an enclosure made of ceramic closed by the two end covers, crossed respectively by the two electrodes 4 and 5.
  • the bulb 1 also includes one or more dielectric screens 8, in particular metallic, generally placed around the fixed contact 6 and the movable contact 7. Other screens or other screen positions not shown are also possible.
  • the degradation of the vacuum interrupter is characterized by the appearance of a metallic deposit on the internal wall of the vacuum interrupter in deposition zones 9, in particular zones of the internal wall not protected by a dielectric screen. This metallic deposit degrades the dielectric performance of the bulb.
  • the device for monitoring the degradation of the vacuum interrupter 1 comprises two electrodes 21 and 22 forming a capacitor 2, arranged on the exterior surface of the vacuum interrupter.
  • the two electrodes are identical and formed by two portions of metal ribbon, for example copper, each having for example a width of between 2 and 40 millimeters, or even between 2 and 20 millimeters. According to one embodiment, the width of the electrodes is for example 12 millimeters.
  • the two electrodes are placed on the exterior surface of the bulb, being arranged on the same ring perpendicular to the elongation axis X of the envelope 11.
  • the position of the two electrodes is chosen to be opposite the deposition zones 9 which are most exposed to metal deposition. These deposition zones 9 are in particular those of the internal wall not protected by the dielectric screen 8. However, the two electrodes can also be opposite, partially or completely, to a portion of the internal wall protected by the dielectric screen 8.
  • Each electrode has a length less than half the perimeter of the cylinder of the enclosure 11 so that the ends of the electrodes 21 and 22 are opposite each other and spaced for example at least 8 millimeters, for example a distance between 10 and 15 millimeters.
  • the device for monitoring the degradation of the vacuum interrupter 1 also includes a capacitive measuring circuit 3 to which the two electrodes 21 and 22 are connected.
  • the capacitive measuring circuit 3 is adapted to measure a value representative of the capacitance of the capacitor 2 formed by the two electrodes 21 and 22.
  • the capacitive measuring circuit 3 is supplied with energy, for example by a power supply circuit which recovers energy from the switching device.
  • a magnetic field created by the current in the medium or high voltage circuit of the switching device is concentrated by a ferromagnetic core and an induction coil generates the supply voltage of circuit 3.
  • a voltage between two armatures placed at different potentials can be recovered directly. This energy recovery avoids the use of an external source of energy such as a battery which would require replacement in the event of failure. The use of such an external source of energy can, however, be considered, particularly for short-term monitoring (for example in an accelerated aging process).
  • the device for monitoring the degradation of the vacuum interrupter 1 is preferably embedded on the vacuum interrupter within the cutting device.
  • the capacitive measurement circuit 3 comprises a first circuit comprising either an inductance, or a resistance, or an inductance and a resistance, connected to the capacitor 2.
  • the capacitive measuring circuit 3 comprises a second circuit adapted to measure a value of an electrical parameter characteristic of the first circuit. This electrical parameter is correlated to the capacitance of capacitor 2.
  • a first variant of capacitive measurement circuit 3 comprises a first circuit comprising an inductance 31 of predetermined value and connected in parallel to the capacitor 2.
  • the capacitive measurement circuit 3 also comprises a second circuit 32 for measuring a resonance frequency d an oscillator formed by capacitor 2 and inductor 31.
  • the resonance frequency measurement circuit 32 comprises for example an electronic circuit dedicated to measuring the resonance frequency of an LC oscillator, such as the LDC1000 component marketed by the company “Texas Instruments”.
  • the first circuit of the capacitive measuring circuit 3 comprises a resistor of predetermined value and connected in parallel to the capacitor 2.
  • the second circuit 32 of the capacitive measuring circuit 3 is capable of measuring a charging or discharging time of the RC circuit comprising the capacitor 2 and the resistor connected in parallel.
  • the first circuit of the capacitive measurement circuit 3 comprises an association of an inductance of predetermined value and of a resistance of predetermined value with the capacitor 2.
  • the second circuit 32 of the capacitive measurement circuit 3 is capable of measure the impedance of the circuit comprising the capacitor, the inductor and the resistance at a given frequency, for example greater than 100 Hz.
  • the measurement of this impedance can be carried out by any suitable component, for example the AD8302 component marketed by the company “Analog Device”.
  • FIG. 3 illustrates the method for monitoring the degradation of a vacuum interrupter of a cutting device.
  • the bulb is equipped with the device as previously described.
  • the process comprises steps E1 to E3.
  • Step E1 is a measurement of a value of an electrical parameter representative of the capacitance of capacitor 2.
  • the electrical parameter is a resonance frequency of an oscillator formed by the capacitor 2 and the inductor 31.
  • the electrical parameter is a charging or discharging time of the circuit comprising the capacitor 2 and a resistor.
  • the electrical parameter is the impedance of the circuit comprising the capacitor 2, an inductance and a resistance at a given frequency, for example greater than 100 Hz.
  • step E2 is a comparison of the value of the electrical parameter representative of the capacity of the capacitor 2 to a reference threshold value.
  • This comparison can go through a step of calculating the real value of the capacitance of the capacitor 2 from the value of the electrical parameter previously measured, for a comparison with a threshold capacitance value, or be carried out directly in comparing the value of the electrical parameter representative of the capacitance of capacitor 2 to a threshold parameter value.
  • the reference threshold value can be determined by carrying out accelerated aging measurements on a set of test vacuum interrupters, by correlating a desired dielectric strength threshold to a value of the electrical parameter representative of the capacity of the capacitor 2 not to cross.
  • the reference threshold value can also be determined by a calibration operation at which an initial measurement of the electrical parameter is carried out on the new bulb.
  • Steps E1 and E2 are for example carried out periodically or after each opening of the cutting device or each time a predetermined number of openings of the cutting device has occurred.
  • the degradation monitoring device is only powered when the circuit including the cutting device is open, that is to say after each evolution of the level of degradation.
  • the measured electrical parameter values and/or the calculated capacitance values can be stored as steps E1 and E2 are carried out.
  • This evolution is, for example, materialized in the form of a curve.
  • the comparison and determination of the curve can be carried out directly within the capacitive measurement circuit or remotely by a dedicated calculation element; in the latter case, a transmission, for example wireless, of the electrical parameter representative of the capacity of the capacitor 2 is carried out to this calculation element.
  • FIG 4 represents a resonance frequency measurement curve as a function of the number of cuts made by the cutting device, in the case where the capacitive measuring circuit 3 includes an inductance 31 as illustrated in figure 2 (LC circuit).
  • the reference threshold value for the resonance frequency is for example set at a value of the order of 1.6 MHz.
  • step E2 is followed by step E3 of issuing an alert when the value of the electrical parameter representative of the capacitance of capacitor 2, or the value of the capacitance of capacitor 2, reaches the predetermined threshold value.
  • This alert can trigger an operation to replace the defective bulb.

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • La présente invention concerne la surveillance de dégradation d'une ampoule à vide, notamment l'ampoule à vide d'un appareil de coupure moyenne et/ou haute tension.
    • ÉTAT DE L'ART ANTÉRIEUR
  • Il est connu de détecter une défaillance d'ampoule à vide en détectant la perte de vide. Par exemple, EP2463883 concerne un dispositif de détection de la perte de vide dans un appareil de coupure à vide.
  • La perte de vide n'est cependant pas le seul problème qui peut affecter une ampoule à vide. Les inventeurs ont ainsi identifié qu'au fur et à mesure des coupures électriques effectuées par une ampoule à vide, un dépôt métallique apparait sur la paroi interne de l'ampoule à vide. Ce dépôt métallique dégrade la performance diélectrique de l'ampoule à vide.
    • EXPOSÉ DE L'INVENTION
  • L'invention vise à résoudre les problèmes de la technique antérieure en fournissant un dispositif de surveillance de dégradation d'une ampoule à vide d'un appareil de coupure, caractérisé en ce qu'il comporte :
    • deux électrodes formant un condensateur, disposées sur la surface extérieure de l'ampoule à vide,
    • un circuit de mesure capacitive relié aux deux électrodes et adapté pour mesurer un paramètre électrique représentatif de la capacité du condensateur.
  • La mesure capacitive permet de surveiller le niveau de dégradation de l'ampoule à vide, car la valeur de capacité mesurée évolue au fur et à mesure de l'apparition d'un dépôt métallique sur la paroi interne de l'ampoule à vide. Ainsi la performance diélectrique de l'ampoule à vide est suivie au court de sa période d'utilisation.
  • L'invention fournit un moyen de maintenance prédictive destiné à être embarqué sur l'ampoule à vide.
  • Selon une caractéristique préférée, les électrodes formant un condensateur comportent deux portions de ruban métallique ayant chacune une largeur comprise entre 2 et 20 millimètres, chaque extrémité de l'une des portions de ruban métallique étant espacée de l'une des extrémités de l'autre des portions de ruban métallique d'une distance supérieure à 8 millimètres.
  • Selon des caractéristiques préférées alternatives :
    • le circuit de mesure capacitive comporte une inductance reliée au condensateur et un circuit de mesure d'une fréquence de résonance d'un oscillateur formé par le condensateur et l'inductance, ou
    • le circuit de mesure capacitive comporte une résistance reliée au condensateur et un circuit de mesure d'un temps de charge ou de décharge du circuit comportant le condensateur et la résistance, ou
    • le circuit de mesure capacitive comporte une résistance et une inductance reliée au condensateur et un circuit de mesure de l'impédance du circuit comportant le condensateur, l'inductance et la résistance.
  • L'invention concerne aussi une ampoule à vide d'un appareil de coupure, équipée d'un dispositif de surveillance de dégradation tel que précédemment présenté.
  • L'invention concerne aussi un procédé de surveillance de dégradation d'une ampoule à vide d'un appareil de coupure au moyen d'un dispositif de surveillance tel que précédemment présenté, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes de :
    • mesure d'une valeur d'un paramètre électrique représentatif de la capacité du condensateur,
    • comparaison de la valeur du paramètre électrique précédemment mesuré avec une valeur de référence, et
    • émission d'une alerte lorsque la valeur du paramètre électrique représentatif de la capacité du condensateur atteint la valeur seuil de référence.
  • L'ampoule à vide et le procédé présentent des avantages analogues à ceux précédemment présentés.
    • BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, décrit en référence aux figures dans lesquelles :
    • [Fig. 1] illustre un dispositif de surveillance de dégradation d'une ampoule à vide d'un appareil de coupure, selon un mode de réalisation de l'invention,
    • [Fig. 2] illustre une variante de circuit de mesure inclus dans le dispositif de la figure 1, selon un mode de réalisation de l'invention,
    • [Fig. 3] illustre un procédé de surveillance de dégradation d'une ampoule à vide d'un appareil de coupure, selon un mode de réalisation de l'invention, et
    • [Fig. 4] illustre une courbe de mesures de fréquences de résonnances réalisées selon l'invention.
  • Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.
  • Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
  • Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles.
    • EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
  • La figure 1 représente un mode de réalisation préféré de dispositif de surveillance de dégradation d'une ampoule à vide 1. L'ampoule à vide 1 est destinée à être utilisée dans un appareil de coupure pour couper un courant électrique dans un circuit électrique, notamment moyenne et/ou haute tension.
  • Dans ce qui suit, les termes « moyenne tension » et « haute tension » sont utilisés dans leur acceptation habituelle. Le terme « moyenne tension » désigne une tension qui est supérieure à 1 000 volts en courant alternatif et à 1 500 volts en courant continu mais qui ne dépasse pas 52 000 volts en courant alternatif et 75 000 volts en courant continu. Le terme « haute tension » désigne une tension qui est strictement supérieure à 52 000 volts en courant alternatif et à 75 000 volts en courant continu.
  • Dans ce qui suit, le terme « appareil de coupure » est utilisé pour désigner un appareil électrique pour couper le courant, tel qu'un contacteur, un interrupteur, un interrupteur fusible ou un recloser. D'autres types d'appareils de coupure utilisant une ampoule à vide sont également possibles.
  • L'ampoule à vide 1 comporte de manière connue en soi une enveloppe 11 de forme sensiblement cylindrique selon un axe d'élongation X, fermée par deux capots d'extrémité. L'enveloppe 11 renferme une électrode 4 fixe par rapport à ladite enveloppe et une électrode 5 mobile par rapport à ladite enveloppe. Les deux électrodes 4 et 5 supportent chacune à leur extrémité libre respectivement un contact fixe 6 et un contact mobile 7. L'électrode mobile 5 est mobile entre une position de contact des deux contacts 6 et 7 et une position de séparation des deux contacts.
  • L'enveloppe 11 forme ainsi une enceinte réalisée en céramique fermée par les deux capots d'extrémité, traversés respectivement par les deux électrodes 4 et 5.
  • L'ampoule 1 comporte également un ou plusieurs écrans diélectriques 8, notamment métalliques, généralement placés autour du contact fixe 6 et du contact mobile 7. D'autres écrans ou d'autres positions d'écran non représentés sont également envisageables.
  • La dégradation de l'ampoule à vide est caractérisée par l'apparition d'un dépôt métallique sur la paroi interne de l'ampoule à vide dans des zones de dépôt 9, notamment des zones de la paroi interne non protégées par un écran diélectrique. Ce dépôt métallique dégrade la performance diélectrique de l'ampoule.
  • Le dispositif de surveillance de dégradation de l'ampoule à vide 1 comporte deux électrodes 21 et 22 formant un condensateur 2, disposées sur la surface extérieure de l'ampoule à vide. Les deux électrodes sont identiques et formées par deux portions de ruban métallique, par exemple en cuivre, ayant par exemple chacune une largeur comprise entre 2 et 40 millimètres, voire comprise entre 2 et 20 millimètres. Selon une réalisation, la largeur d'électrodes est par exemple de 12 millimètres.
  • Les deux électrodes sont plaquées sur la surface extérieure de l'ampoule, en étant disposées sur un même anneau perpendiculaire à l'axe d'élongation X de l'enveloppe 11. La position des deux électrodes est choisie pour être en vis à vis des zones de dépôt 9 qui sont les plus exposées au dépôt métallique. Ces zones de dépôt 9 sont notamment celles de la paroi interne non protégées par l'écran diélectrique 8. Toutefois, les deux électrodes peuvent également être en vis à vis, partiellement ou totalement, d'une portion de la paroi interne protégée par l'écran diélectrique 8.
  • Chaque électrode a une longueur inférieure à la moitié du périmètre du cylindre de l'enceinte 11 de sorte que les extrémités des électrodes 21 et 22 sont en vis-à-vis et espacées par exemple d'au moins 8 millimètres, par exemple d'une distance entre 10 et 15 millimètres.
  • Le dispositif de surveillance de dégradation de l'ampoule à vide 1 comporte aussi un circuit de mesure capacitive 3 auquel les deux électrodes 21 et 22 sont reliées. Le circuit de mesure capacitive 3 est adapté pour mesurer une valeur représentative de la capacité du condensateur 2 formé par les deux électrodes 21 et 22.
  • Le circuit de mesure capacitive 3 est alimenté en énergie, par exemple par un circuit d'alimentation qui récupère de l'énergie l'appareil de coupure. Selon une première variante, un champ magnétique créé par le courant dans le circuit moyenne ou haute tension de l'appareil de coupure est concentré par un noyau ferromagnétique et une bobine d'induction génère la tension d'alimentation du circuit 3. Selon une seconde variante, une tension entre deux armatures placées à des potentiels différents peut être récupérée directement. Cette récupération d'énergie évite l'utilisation d'une source externe d'énergie telle qu'une batterie qui nécessiterait un remplacement en cas de défaillance. L'utilisation d'une telle source externe d'énergie peut cependant être envisagée, notamment pour une surveillance de courte durée (par exemple dans un processus de vieillissement accéléré).
  • Le dispositif de surveillance de dégradation de l'ampoule à vide 1 est de préférence embarqué sur l'ampoule à vide au sein de l'appareil de coupure.
  • Le circuit de mesure capacitive 3 comporte un premier circuit comportant soit une inductance, soit une résistance, soit une inductance et une résistance, reliée(s) au condensateur 2.
  • Le circuit de mesure capacitive 3 comporte un second circuit adapté pour mesurer une valeur d'un paramètre électrique caractéristique du premier circuit. Ce paramètre électrique est corrélé à la capacité du condensateur 2.
  • Des variantes de réalisation de circuit de mesure capacitive 3 vont maintenant être décrites.
  • En référence à la figure 2, une première variante de circuit de mesure capacitive 3 comporte un premier circuit comportant une inductance 31 de valeur prédéterminée et reliée en parallèle du condensateur 2. Le circuit de mesure capacitive 3 comporte aussi un second circuit 32 de mesure d'une fréquence de résonance d'un oscillateur formé par le condensateur 2 et l'inductance 31.
  • La fréquence de résonance f du circuit formé par le condensateur 2 et l'inductance 31 est égale à : f = 1 / 2 π LC
    Figure imgb0001
    ,
    où L est la valeur de l'inductance 31 et C est la valeur de la capacité du condensateur 2.
  • Ainsi, la connaissance de la valeur de l'inductance 31 et la mesure de la fréquence de résonance f permettent de déduire la valeur de la capacité C du condensateur 2.
  • En pratique, le circuit 32 de mesure de fréquence de résonance comporte par exemple un circuit électronique dédié à la mesure de fréquence de résonance d'un oscillateur LC, tel que le composant LDC1000 commercialisé par la société « Texas Instruments ».
  • En variante, à la place de l'inductance 31, le premier circuit du circuit de mesure capacitive 3 comporte une résistance de valeur prédéterminée et reliée en parallèle du condensateur 2. Le second circuit 32 du circuit de mesure capacitive 3 est apte à mesurer un temps de charge ou de décharge du circuit RC comportant le condensateur 2 et la résistance reliée en parallèle.
  • Selon une autre variante, le premier circuit du circuit de mesure capacitive 3 comporte une association d'une inductance de valeur prédéterminée et d'une résistance de valeur prédéterminée avec le condensateur 2. Le second circuit 32 du circuit de mesure capacitive 3 est apte à mesurer l'impédance du circuit comportant le condensateur, l'inductance et la résistance à une fréquence donnée, par exemple supérieure à 100 Hz. La mesure de cette impédance peut être réalisée par tout composant adapté, par exemple le composant AD8302 commercialisé par la société « Analog Device ».
  • La figure 3 illustre le procédé de surveillance de dégradation d'une ampoule à vide d'un appareil de coupure. L'ampoule est équipée du dispositif tel que précédemment décrit. Le procédé comporte des étapes E1 à E3.
  • L'étape E1 est une mesure d'une valeur d'un paramètre électrique représentatif de la capacité du condensateur 2.
  • Selon la première variante de dispositif, le paramètre électrique est une fréquence de résonance d'un oscillateur formé par le condensateur 2 et l'inductance 31.
  • Selon la deuxième variante de dispositif, le paramètre électrique est un temps de charge ou de décharge du circuit comportant le condensateur 2 et une résistance.
  • Selon la troisième variante de dispositif, le paramètre électrique est l'impédance du circuit comportant le condensateur 2, une inductance et une résistance à une fréquence donnée, par exemple supérieure à 100 Hz.
  • L'étape suivante E2 est une comparaison de la valeur du paramètre électrique représentatif de la capacité du condensateur 2 à une valeur seuil de référence. Cette comparaison peut passer par une étape de calcul de la valeur réelle de la capacité du condensateur 2 à partir de la valeur du paramètre électrique précédemment mesuré, pour une comparaison à une valeur de capacité seuil, ou être réalisée directement en comparant la valeur du paramètre électrique représentatif de la capacité du condensateur 2 à une valeur de paramètre seuil.
  • La valeur seuil de référence peut être déterminée en réalisant des mesures de vieillissement accéléré sur un ensemble d'ampoules à vide de test, en corrélant un seuil de tenue diélectrique souhaité à une valeur du paramètre électrique représentatif de la capacité du condensateur 2 à ne pas franchir. La valeur seuil de référence peut aussi être déterminée par une opération de calibration à laquelle est effectuée une mesure initiale de paramètre électrique sur l'ampoule neuve.
  • Les étapes E1 et E2 sont par exemple réalisées de manière périodique ou après chaque ouverture de l'appareil de coupure ou encore chaque fois qu'un nombre prédéterminée d'ouvertures de l'appareil de coupure est survenu.
  • Si les étapes E1 et E2 sont réalisées après chaque ouverture de l'appareil de coupure, le dispositif de surveillance de dégradation n'est alimenté que lorsque le circuit incluant l'appareil de coupure est ouvert, c'est-à-dire après chaque évolution du niveau de dégradation.
  • Les valeurs de paramètre électrique mesurées et/ou les valeurs de capacité calculées peuvent être mémorisées au fur et à mesure des mises en oeuvre des étapes E1 et E2. Ainsi, il est possible de suivre l'évolution de la valeur de paramètre électrique et/ou de la capacité en fonction du nombre de coupures effectuées par l'appareil de coupure. Cette évolution est par exemple concrétisée sous la forme d'une courbe.
  • La comparaison et la détermination de la courbe peuvent être réalisées directement au sein du circuit de mesure capacitive ou à distance par un élément de calcul dédié ; dans ce dernier cas, une transmission, par exemple sans-fil, du paramètre électrique représentatif de la capacité du condensateur 2 est réalisée vers cet élément de calcul.
  • La figure 4 représente une courbe de mesures de fréquence de résonance en fonction du nombre de coupures réalisées par l'appareil de coupure, dans le cas où le circuit de mesure capacitive 3 comporte une inductance 31 comme illustré en figure 2 (circuit LC).
  • On constate une diminution progressive de la fréquence de résonnance au fur et à mesure des coupures réalisées par l'appareil de coupure et une pente accentuée vers l'abscisse 10 de l'échelle, ce qui correspond à une augmentation progressive de la valeur de la capacité du condensateur 2 avec le nombre de coupures réalisées et constitue un indicateur de la dégradation de l'ampoule à vide. La valeur seuil de référence pour la fréquence de résonnance est par exemple fixée à une valeur de l'ordre de 1,6 MHz.
  • En référence à nouveau à la figure 3, l'étape E2 est suivie de l'étape E3 d'émission d'une alerte lorsque la valeur du paramètre électrique représentatif de la capacité du condensateur 2, ou la valeur de la capacité du condensateur 2, atteint la valeur seuil prédéterminée. Cette alerte peut déclencher une opération de remplacement de l'ampoule défectueuse.

Claims (7)

  1. Dispositif de surveillance de dégradation d'une ampoule à vide (1) d'un appareil de coupure, caractérisé en ce qu'il comporte :
    - deux électrodes (21, 22) formant un condensateur (2), disposées sur la surface extérieure de l'ampoule à vide (1),
    - un circuit (3) de mesure capacitive relié aux deux électrodes et adapté pour mesurer un paramètre électrique représentatif de la capacité du condensateur (2).
  2. Dispositif de surveillance selon la revendication 1, dans lequel les électrodes (21, 22) formant un condensateur comportent deux portions de ruban métallique ayant chacune une largeur comprise entre 2 et 20 millimètres, chaque extrémité de l'une des portions de ruban métallique étant espacée de l'une des extrémités de l'autre des portions de ruban métallique d'une distance supérieure à 8 millimètres.
  3. Dispositif de surveillance selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le circuit (3) de mesure capacitive comporte une inductance (31) reliée au condensateur (2) et un circuit (32) de mesure d'une fréquence de résonance d'un oscillateur formé par le condensateur et l'inductance.
  4. Dispositif de surveillance selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le circuit (3) de mesure capacitive comporte une résistance reliée au condensateur (2) et un circuit de mesure d'un temps de charge ou de décharge du circuit comportant le condensateur et la résistance.
  5. Dispositif de surveillance selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le circuit (3) de mesure capacitive comporte une résistance et une inductance reliée au condensateur (2) et un circuit de mesure de l'impédance du circuit comportant le condensateur, l'inductance et la résistance.
  6. Ampoule à vide (1) d'un appareil de coupure, équipée d'un dispositif de surveillance de dégradation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.
  7. Procédé de surveillance de dégradation d'une ampoule à vide (1) d'un appareil de coupure au moyen d'un dispositif de surveillance selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes de :
    - mesure (E1) d'une valeur d'un paramètre électrique représentatif de la capacité du condensateur,
    - comparaison (E2) de la valeur du paramètre électrique précédemment mesuré avec une valeur de référence, et
    - émission (E3) d'une alerte lorsque la valeur du paramètre électrique représentatif de la capacité du condensateur atteint la valeur seuil de référence.
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