FR2716306A1 - Dispositif pour la protection contre les perturbations électromagnétiques conduites impulsionnelles de grande amplitude, avec extinction d'un éclateur par un dispositif de coupure électromécanique. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de protection d'un ou plusieurs conducteurs électriques contre les perturbations électromagnétiques conduites impulsionnelles de grande amplitude comprenant au moins un éclateur de dérivation des courants provoqués par l'impulsion et au moins un dispositif de coupure électromécanique. Le dispositif de protection (1) est tripôlaire et comporte une première branche avec un éclateur (2), cette première branche étant connectée entre la borne B du dispositif de protection et sa borne M de masse, une seconde branche comportant le contact (82) de l'organe de coupure électromécanique (8) entre ses bornes A et B du dispositif de protection, l'ensemble électronique de contrôle (9) surveillant la tension entre les points A et M pour délivrer son ordre de déclenchement à la bobine (81) de l'électro-aimant de l'organe de coupure (8). La protection (1) est connectée à une masse (10), à la portion exposée (20) du conducteur, et à la portion protégée (30) du conducteur.

Description

Dispositif pour la protection contre les perturbations électromagnétiques conduites impulsionnelles de grande amplitude, avec extinction d'un éclateur par un dispositif de coupure électromécanique.

L'invention concerne un dispositif de protection d'un ou plusieurs conducteurs électriques, qui peuvent être ceux d'une ligne d'énergie électrique ou d'une ligne de télécommunication, ou d'une ligne d'antenne ou d'une ligne destinée à véhiculer un signal quelconque, contre les perturbations électromagnétiques conduites impulsionnelles de grande amplitude, dues notamment aux impulsions électromagnétiques qui peuvent être d'origine nucléaire ou orageuse, ou causées par des dispositifs variés, dispositif de protection comprenant au moins un éclateur de dérivation des courants provoqués par l'impulsion, et au moins un dispositif de coupure électromécanique capable, après la partie rapide de l'impulsion, d'interrompre le courant dans l'éclateur de façon à le désamorcer.

Des dispositifs de protection du genre mentionné servent à éviter la destruction ou le dysfonctionnement des installations électriques, et notamment des systèmes électroniques de ces installations. Ce type de dispositif est bien connu des spécialistes en compatibilité électromagnétique, et est souvent appelé "protection filaire". Une protection filaire installée sur un ou plusieurs conducteurs est destinée à permettre la séparation de chacun de ces conducteurs en deux portions séparées par la protection filaire : une "portion exposée" et une "portion protégée". La portion exposée d'un conducteur peut être le siège des courants et tensions produites par l'agression (i.e. la perturbation électromagnétique conduite impulsionnelle de grande amplitude), tandis que la portion protégée est moins affectée par l'agression. La protection filaire doit par contre laisser se propager dune portion à l'autre les signaux normalement présents sur les conducteurs. Le terme "conducteur" désignera ci-après toujours un conducteur électrique sur lequel un dispositif de protection est inséré, ou pourrait être inséré.

D'une manière générale, que les perturbations électromagnétiques conduites impulsionnelles de grande amplitude, généralement liées à des impulsions électromagnétiques de grande amplitude, dont on cherche à se protéger soient produites par une explosion nucléaire en haute altitude, par une explosion nucléaire en basse altitude, par un phénomène orageux indirect ou direct (on parle de foudre directe lorsque la ligne étudiée est touchée par un arc en retour), par des manoeuvres sur des lignes haute tension, ou par d'autres dispositifs ou phénomènes, ces perturbations électromagnétiques conduites impulsionnelles de grande amplitude sont capables de produire sur un conducteur exposé, en circuit ouvert, des tensions très importantes (par exemple 1 kV à 100 kV), et sur un conducteur exposé en circuit fermé des courants importants (par exemple 1 kA à 10 kA). Par exemple, les fronts de montée en circuit ouvert peuvent être de l'ordre de 1 V/ns à 1000 V/ns, et la durée des impulsions de 100 ns à plusieurs centaines de millisecondes.

Nous avons appelé ci-dessus et nous appellerons dans la suite "agression" la perturbation électromagnétique conduite impulsionnelle de grande amplitude apparaissant sur la portion exposée d'un ou de plusieurs conducteurs pouvant être affectés par cette perturbation, lorsque celle-ci survient. Les caractéristiques de l'agression, qui dépendent notamment de l'impulsion électromagnétique qui lui donne généralement naissance, et de caractéristiques géométriques et électriques des conducteurs et de leur environnement, sont bien connues des spécialistes. Pour être efficace face à celles des agressions qui sont les plus rapides, il est souvent indispensable d'associer les protections filaires prévues pour l'installation, à une cage de Faraday.

Selon un mode connu d'installation d'une protection filaire, la protection est installée sur le ou les conducteurs à leur point d'entrée dans une cage de Faraday, et la masse de la protection est électriquement reliée à la masse que constitue cette cage de Faraday par une liaison électrique à basse impédance. Les conducteurs peuvent être soumis à l'agression sur leur portion exposée, à l'extérieur de la cage de Faraday, et le rôle de la protection filaire est d'empêcher l'agression qui en résulte de se propager sur la portion protégée des conducteurs, qui peut pénétrer dans la cage. Ce résultat est obtenu en écoulant les courants liés à l'agression sur la paroi de la cage, qui est généralement reliée directement à une prise de terre.

Selon un autre mode connu d'installation d'un dispositif de protection de ligne, réservé aux cas où l'on cherche seulement à se protéger des agressions les plus lentes, la cage de Faraday n'est pas indispensable et la masse de la protection filaire est seulement reliée à un conducteur de masse de l'installation à protéger.

Selon un mode connu (premier mode connu) de réalisation d'un dispositif de protection filaire, la protection d'un conducteur est simplement constituée par un éclateur rapide connecté entre ce conducteur à protéger et la masse. Le rôle de l'éclateur est de pouvoir dériver une partie importante du courant lié à l'agression. Eventuellement, l'action de l'éclateur est complétée par l'action d'un filtre sur la portion protégée du conducteur.

Une protection filaire selon le premier type connu n'est applicable qu'à des conducteurs normalement destinés à des petits signaux. Sur les conducteurs soumis par leur fonction à des tensions plus importantes, et capables de fournir un certain courant, comme ceux des lignes d'énergie, des lignes de télécommunication, et des lignes d'antenne reliées à des émetteurs puissants, ce type de protection filaire n'est généralement pas envisageable car l'éclateur risque de ne plus se désamorcer après l'agression.

On appelle généralement "courant de suite" le courant que peut fournir un conducteur à la protection filaire, en l'absence de l'agression. Comme les éclateurs sont les composants de choix pour la réalisation de protections filaires en raison de leur faculté de dériver des courants importants, et que les éclateurs ne se désamorcent plus en présence d'un courant de suite trop important (par exemple supérieur à 600 mA), on comprend que les protections filaires se conçoivent différemment selon que les conducteurs sur lesquels on les insère sont capables d'un courant de suite important (comme ceux d'une ligne d'énergie ou d'une sortie d'émetteur) ou non.

Selon un autre mode connu (second mode connu) de réalisation d'un dispositif de protection, plus particulièrement approprié à la protection d'un conducteur d'une ligne énergie en courant alternatif, et représenté sur la figure 1, le dispositif de protection (1) est tripôlaire et comporte une première branche avec un éclateur (2) en série avec une varistance (3), cette première branche étant connectée entre la borne A du dispositif de protection et sa borne M de masse, une seconde branche comportant une bobine (4) entre ses bornes A et B, et une troisième branche comportant une varistance (5) entre ses bornes B et M.

La protection (1) selon le second mode connu est normalement connectée premièrement à une masse (10), deuxièmement à la portion exposée (20) du conducteur, troisièmement à la portion protégée (30) du conducteur.

Dans cette protection selon le second mode connu, l'éclateur est normalement choisi de type rapide, c'est-à-dire avec un temps de réaction typique de l'ordre de la nanoseconde à quelques dizaines de nanosecondes. La branche dans laquelle se trouve l'éclateur absorbe la plus grande partie de l'énergie liée à l'agression, et on l'appelle généralement protection primaire pour cette raison. Son rôle est de pouvoir dériver une partie importante du courant lié à l'agression. La varistance (3) est destinée à permettre l'extinction de l'éclateur après l'agression, lors du passage par zéro de la source de tension alternative à laquelle la ligne d'énergie est reliée. Cette varistance présente l'inconvénient de laisser monter aux bornes de la première branche la tension à une valeur très importante, par exemple de 3 kV pour un courant d'agression de 5 kA, ce qui impose la présence de la varistance (5) réalisant une protection secondaire, et de l'inductance (4) qui permet le fonctionnement de éclateur. Comme une telle varistance laisse souvent subsister une surtension assez importante, car le coude de la caractéristique tension-courant de ce type de composant n'est pas très prononcé, il est en outre souvent utile de prévoir un filtre efficace sur la portion protégée du conducteur, entre la protection filaire et les équipements à alimenter.

On installe normalement autant de protections selon le premier ou le second mode connu, qu'il y a de conducteurs dans la ou les lignes exposées à l'impulsion électromagnétique. On peut également réaliser d'un seul tenant une protection filaire pouvant traiter une pluralité de conducteurs d'une ou plusieurs lignes exposées à l'impulsion électromagnétique. Ceci peut se faire en regroupant ensemble plusieurs protections selon l'un de ces modes connus. Dans certains cas on peut cependant utiliser pour certaines paires de conducteurs une variante de ces modes connus dans laquelle une branche contenant l'éclateur n'est plus entre un conducteur et la masse, mais entre deux conducteurs dont aucun n'est relié à la masse, pour réaliser ce que les spécialistes appellent une protection filaire en mode différentiel.

Les éclateurs utilisés dans les protections filaires sont souvent dipôlaires (c'est-à-dire qu'ils ont deux électrodes).

Il existe également s des éclateurs ayant plus de deux électrodes. De tels éclateurs peuvent être utilisés pour protéger simultanément plusieurs conducteurs contre des agressions. Il est notamment tout à fait classique d'utiliser un seul éclateur triode (clest-à-dire un éclateur à trois électrodes) pour protéger simultanément deux conducteurs d'une ligne à deux conducteurs, la troisième électrode étant reliée à la masse. Cette technique, par exemple très employée dans la protection des paires téléphoniques, présente des avantages bien connus des spécialistes par rapport à l'utilisation d'un éclateur pour chacun des conducteurs.

Des éclateurs comportant plus de deux électrodes peuvent également être employés lorsque l'on souhaite déclencher un éclateur à l'aide d'une impulsion appliquée sur une électrode auxiliaire (le fonctionnement est dans ce cas semblable à celui d'un thyratron), ou bien utiliser cette électrode pour préioniser le gaz de l'éclateur, de façon par exemple à diminuer son temps de réponse.

Une fois un éclateur amorcé, il restera dans cet état tant qu'il reçoit suffisamment de puissance électrique ; plus précisément, l'éclateur pourra se désamorcer si il n'est pas traversé par des courants importants pendant suffisamment longtemps, ce qui permet au plasma qu'il contient dans son état amorcé, de se refroidir. Dans le cas d'un éclateur dipôlaire le désamorçage de l'éclateur amorcé peut se réaliser par exemple en maintenant suffisamment longtemps (par exemple quelque millisecondes) aux bornes de l'éclateur une tension inférieure à la tension d'arc de l'éclateur. Le désamorçage de l'éclateur peut également se faire en limitant fortement le courant qui le traverse, pendant suffisamment longtemps. C'est cette dernière technique qui est mise en oeuvre dans le second procédé connu.

Le désamorçage d'un éclateur ayant plus de deux électrodes se fait de façon semblable, bien connue des spécialistes.

Un autre mode connu (troisième mode connu) de réalisation d'une protection filaire pour ligne d'énergie est décrit dans le brevet français numéro 88 08792 du 28 juin 1988 (numéro de publication FR-A-2633464), qui comporte un éclateur de type rapide et un limiteur électrodynamique à un seul état stable.

Selon ce troisième mode connu il est possible de réaliser des protections filaires plus performantes que selon le premier mode connu, du fait de l'absence de varistance en série avec l'éclateur, ce qui permet normalement de limiter la surtension aux bornes de la branche de l'éclateur à quelques centaines de volts pendant quelques nanosecondes, c'est-à-dire avant que l'éclateur ne passe en régime d'arc, car à compter de ce moment, la tension à ses bornes est limitée à quelques dizaines de volts. Si nécessaire, un filtre très simple peut donc supprimer aisément la surtension résiduelle. On note que le troisième mode connu est utilisable pour des lignes d'énergie en courant alternatif et en courant continu, dans la mesure où un limiteur est précisément capable de couper le courant continu. Les dispositifs selon ce troisième mode connu présentent cependant l'inconvénient que les limiteurs électrodynamiques ne sont généralement pas disponibles commercialement, sont délicats à développer par des nonspécialistes, et doivent être définis et réglés en fonction des caractéristiques de l'alimentation électrique prévue, et notamment de son courant de suite. Le coût d'un tel dispositif est donc élevé.

L'invention a pour but de permettre la réalisation d'un dispositif de protection filaire contre les agressions, simple et économique à fabriquer.

Un dispositif selon l'invention, destiné à la protection d'un ou plusieurs conducteurs électriques contre les agressions, ce terme étant ici synonyme de perturbations électromagnétiques conduites impulsionnelles de grande amplitude, est caractérisé premièrement en ce qu'il comporte au moins un éclateur rapide connecté de façon à pouvoir dériver une partie importante des courants liés aux agressions, deuxièmement en ce qu'il comporte un ensemble électronique de contrôle capable de détecter la présence d'une agression et d'émettre un ou plusieurs ordres de déclenclement après qu'une agression a été détectée, troisièmement en ce qulil comporte un ou plusieurs organes de coupure électromécanique capables de s'ouvrir pendant un temps limité d'au plus 90 ms lorsque l'ensemble électronique de contrôle émet un ordre de déclenchement, quatrièmement en ce que l'ouverture du ou des organes de coupure est prévue pour provoquer une interruption du courant à travers le ou les éclateurs de façon à permettre le désamorçage de ce ou ces éclateurs s'ils sont amorcés, la protection du ou des conducteurs continuant à être assurée par le ou les éclateurs pendant l'ouverture de l'organe de coupure, cinquièmement en ce que le ou les organes de coupure et l'ensemble électronique de contrôle sont réalisés et mis en oeuvre de façon à ce qu'ils ne risquent pas d'être endommagés par l'agression ou le courant de suite, sixièmement en ce qu'un ou plusieurs défauts qui apparaîtraient sur la portion protégée du ou des conducteurs, sans qu'il y ait d'agression, ne produisent pas de réaction de l'ensemble électronique de contrôle.

Selon l'invention, le désamorçage des éclateurs est donc réalisé par des circuits qui ne détériorent pas les caractéristiques d'écrêtage des éclateurs, ce qui est une amélioration par rapport au second procédé connu, ce résultat étant obtenu par la mise en oeuvre d'un organe de coupure électromécanique beaucoup plus simple que dans le troisième procédé connu, parce que son comportement n'est pas déterminé par des caractéristiques électrodynamiques et mécaniques délicates à mettre au point, mais par un dispositif électronique, d'où une économie de coût. Il est clair que le dispositif selon l'invention présente surtout un intérêt dans le cas où au moins un des conducteurs sur lesquels il est installé est capable d'un courant de suite suffisamment important pour interdire le désamorçage spontané de l'éclateur après l'agression. On note également qu'un dispositif selon le troisième procédé connu se déclenche en présence d'un défaut sur la portion protégée du conducteur, et risque même d'entrer dans un fonctionnement instable produisant un courant haché sur la ligne protégée. Un dispositif selon l'invention ne peut pas présenter un tel comportement car il ne réagit pas à un défaut sur une portion protégée du conducteur.

Selon un premier mode de réalisation d'un organe de coupure électromécanique, donné à titre d'exemple non limitatif, cet organe de coupure peut être par exemple un ensemble de contacts électriques munis chacun d'une chambre de coupure, l'ouverture ou la fermeture des contacts électriques étant assurée par un électro-aimant exerçant des forces d'attraction sur un noyau plongeur réalisé dans un matériau magnétique doux, à l'encontre de la force d'un ressort, l'ordre de déclenchement étant le passage d'un courant dans la bobine de 1' électro-aimant.

Selon un second mode de réalisation d'un organe de coupure électromécanique, donné à titre d'exemple non limitatif, cet organe de coupure peut être par exemple un ensemble de contacts électriques munis chacun d'une chambre de coupure, l'ouverture ou la fermeture des contacts électriques étant assurée par un électro-aimant exerçant des forces d'attraction sur un noyau plongeur réalisé dans un matériau magnétique doux, à l'encontre de la force d'un ressort, l'ordre de déclenchement étant l'interruption d'un courant dans la bobine de l'électro-aimant.

Selon un troisième mode de réalisation d'un organe de coupure électromécanique, donné à titre d'exemple non limitatif, cet organe de coupure peut être par exemple un ensemble de contacts électriques munis chacun d'une chambre de coupure, l'ouverture ou la fermeture des contacts électriques étant assurée par un actionneur capable d'exercer sur une tige mobile en translation des forces d'attraction ou de répulsion selon le sens de passage du courant, l'ordre de déclenchement étant le passage dans l'actionneur d'un courant de sens inverse à celui qui permet de maintenir les contacts fermés.

Selon un quatrième mode de réalisation d'un organe de coupure électromécanique, donné à titre d'exemple non limitatif, cet organe de coupure est un relais électromécanique de tout-ou-rien, l'ordre de déclenchement consistant soit en une interruption du courant dans la bobine du relais, soit en le passage du courant dans la bobine du relais.

On notera que les relais électromécaniques de tout-ou-rien classiques ont généralement un faible pouvoir de coupure, par exemple de 10 A, ce qui ne permet pas de couper un courant de suite important à travers l'éclateur. L'utilisation d'un relais électromécanique de ce type sera donc réservé aux applications où le conducteur ne peut fournir qu'un faible courant de suite.

Un système de coupure électromécanique comportant une chambre de coupure pourra par contre avoir un pouvoir de coupure semblable à ceux des disjoncteurs et limiteurs classiques, par exemple entre 1 kA et 50 kA selon le dimensionnement, ces valeurs convenant bien à la coupure du courant de suite sur des conducteurs d'une ligne d'alimentation en énergie électrique à basse tension.

Un dispositif selon l'invention peut par exemple être conçu pour être installé sur une ou plusieurs lignes d'énergie en courant alternatif entre 10 Hz et 1000 Hz.

Un dispositif selon l'invention peut par exemple également être conçu pour être installé sur une ou plusieurs lignes d'énergie en courant continu.

Un dispositif selon l'invention peut par exemple également être conçu pour être installé sur une ou plusieurs lignes d'antennes d'émetteurs. Dans ce cas, les éclateurs employés peuvent être d'un type spécialement conçu pour cette fonction, par exemple des éclateurs coaxiaux. Il sera également utile de faire en sorte que l'organe de coupure soit effectivement capable de couper un courant à haute fréquence en circuit ouvert, et de ne pas occasionner de pertes excessives en circuit fermé, ces résultats pouvant être obtenus par des procédés bien connus des spécialistes, un de ces procédés étant par exemple l'utilisation d'un relais coaxial approprié, en tant qu'organe de coupure.

Lensemble électronique de contrôle peut par exemple détecter la présence d'une agression en surveillant l'évolution des tensions entre un ou plusieurs conducteurs qulil protège et la masse, ces tensions étant des paramètres de l'agression.

L'ensemble électronique de contrôle peut par exemple également détecter la présence d'une agression en surveillant l'évolution des courants traversant un ou plusieurs éclateurs, ces courants étant des paramètres de la réponse de la protection filaire à l'agression. Ceci peut par exemple se faire en prélevant la tension aux bornes d'une faible résistance en série avec l'éclateur ou en mesurant par exemple à l'aide d'un composant à effet Hall ou d'une bobine et d'un intégrateur le champ magnétique produit par le courant dans l'éclateur. On notera que cette méthode de détection de la présence d'une agression permet aussi à l'ensemble électronique de contrôle de vérifier que l'éclateur a bien été désamorcé à la suite de l'ordre de déclenchement. Si ce contrôle révèle que l'éclateur ne s'est pas désamorcé, il est possible d'envisager que l'ensemble électronique de contrôle émette un nouvel ordre de déclenchement. Ceci permet de s'assurer du désamorçage de l'éclateur qui peut toujours s'amorcer à plusieurs reprises au cours d'agressions complexes, et en particulier au cours d'agressions présentant des impulsions multiples, comme par exemple celles qui sont dues à la foudre, laquelle peut, sur un seul éclair par exemple produire une dizaine de pics de courant, ayant chacun une durée de 100 microsecondes, très intenses, et des courants plus faibles et plus longs, le tout étalé sur 850 millisecondes.

L'ensemble électronique de contrôle peut également combiner la surveillance de plusieurs paramètres caractéristiques de l'agression ou de la réponse de la protection filaire à l'agression, pour envoyer un ou plusieurs ordres de déclenchement.

Un dispositif selon l'invention pourra être conçu de façon à ce qu'un organe de coupure n'ait normalement pas à couper le courant lié à l'agression, mais seulement le courant de suite de l'installation. Comme le second est généralement plus faible que le premier, ceci permet éventuellement de dimensionner l'organe de coupure pour un courant plus faible que celui de l'agression. Pour que l'organe de coupure n'ait pas à couper le courant lié à l'agression, l'ensemble électronique de contrôle pourra n'émettre son ordre de déclenchement qu'au-delà d'un temps de latence bien défini. Idéalement, le temps de latence sera choisi supérieur à la durée attendue des agressions les plus longues dont on souhaite se protéger, par exemple au-delà d'un temps compris entre 10 microsecondes et 1 milliseconde. Le temps de latence devra bien sûr être choisi compatible avec les caractéristiques du ou des éclateurs : celui-ci ou ceux-ci sont en effet traversés par le courant de suite de l'installation pendant un temps au moins égal au temps de latence. Si cette dernière contrainte est incompatible avec la durée des agressions les plus longues, il est normalement nécessaire de revoir le dimensionnement de l'éclateur, ou bien d'accepter que le ou les organes de coupure puissent être parcourus par le courant de l'agression pendant un certain temps.

Dans le cas où une agression anormalement longue se produit, il est cependant possible d'accepter que le ou les éclateurs resteront amorcés pendant une durée plus longue que la durée conventionnellement prévue pour le temps de latence, au prix d'une usure accrue des éclateurs dans ce cas exceptionnel. A cette fin il est possible de munir l'ensemble électronique de contrôle d'une ou plusieurs entrées sur lesquelle on applique un ou plusieurs signaux caractéristiques du courant à travers l'éclateur et de retarder l'émission de l'ordre de déclenchement tant que ce courant est trop élevé. De cette façon on évite qu'un organe de coupure ne soit détérioré par une tentative de coupure d'un courant trop intense.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté sur la figure 2, représentant schématiquement un dispositif de protection selon l'invention pour la protection d'un unique conducteur. Selon ce mode particulier de réalisation, le dispositif de protection (1) est tripôlaire et comporte une première branche avec un éclateur (2), cette première branche étant connectée entre la borne B du dispositif de protection et sa borne M de masse, une seconde branche comportant le contact (82) de l'organe de coupure électromécanique (8) entre ses bornes A et B du dispositif de protection, l'ensemble électronique de contrôle (9) surveillant la tension entre les points A et M pour délivrer son ordre de déclenchement à la bobine (81) de lélectro-aimant de l'organe de coupure (8). Comme dans le cas de la figure 1, la protection (1) selon le premier mode particulier de réalisation de l'invention est normalement connectée premièrement à une masse (10), deuxièmement à la portion exposée (20) du conducteur, troisièmement à la portion protégée (30) du conducteur, portion qui peut être considérée comme relativement peu perturbée par l'impulsion électromagnétique grâce à l'action de la protection filaire.

Lorsque l'agression survient, l'éclateur se laisse rapidement (au bout de quelques nanosecondes ou dizaines de nanosecondes) traverser par des courants tels qu'ils ramènent la tension à ses bornes à quelques dizaines de volts. Après un temps de latence d'une milliseconde par exemple, l'ensemble électronique de contrôle donne ordre, par émission de l'ordre de déclenchement, à l'organe de coupure de s'ouvrir.

La commande de l'ouverture de l'organe de coupure produit l'ouverture du contact. Si l'agression ne dure pas trop longtemps, le courant dans l'éclateur sera limité ou interrompu suffisamment longtemps pour permettre son désamorçage et lorsque l'organe de coupure se referme, après être resté ouvert au plus 100 ms, l'alimentation est rétablie sur la portion protégée du conducteur.

Un dispositif selon l'invention doit être conçu de façon à ce qu'il ne risque d'être endommagé ni par l'agression ni par le courant de suite. Ceci implique des précautions bien connues des spécialistes au niveau de la conception de l'ensemble électronique de commande, et du dimensionnement du ou des éclateurs. Au niveau d'un organe de coupure, il est nécessaire de se protéger premièrement contre un échec prolongé de la coupure alors que les contacts sont ouverts, phénomène qui risque de se produire si le courant qui traverse l'organe de coupure au moment de l'ordre de déclenchement excède son pouvoir de coupure, deuxièmement contre un claquage de l'organe de coupure à l'état ouvert, pouvant résulter des tensions très importantes que l'agression peut produire.

La protection de chaque organe de coupure contre un échec prolongé de la coupure alors que les contacts sont ouverts, peut également se faire par divers procédés bien connus des spécialistes, relatifs à la conception même de l'organe de coupure et à son dimensionnement. Selon le mode particulier de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple, cette protection peut par exemple également être assurée par l'impédance distribuée de la portion exposée du conducteur ou par des impédances localisées en série avec le contact (82), ce qui permet de limiter le courant à couper.

La protection de chaque organe de coupure contre un claquage de l'organe de coupure à l'état ouvert, peut se faire par des procédés bien connus des spécialistes, par exemple en prévoyant une distance d'isolement suffisante des contacts en position ouverte, et en choisissant des matériaux appropriés.

Il est généralement avantageux de prévoir que la coupure du courant puisse avoir lieu le plus rapidement possible après un ordre de déclenchement. A cette fin, on peut notamment prévoir qu'un dispositif de protection selon l'invention installé sur une ligne d'alimentation en courant alternatif aura un pouvoir de limitation suffisant de surcroît à son pouvoir de coupure.

L'ensemble électronique de contrôle et le ou les organes de coupure peuvent être réalisés de telle manière qu'ils ne nécessitent pas d'alimentation en énergie électrique. Les spécialistes verront qu'il est possible d'obtenir ce résultat avec un ensemble électronique de contrôle ne comportant que des composants passifs. Si par contre on attend des réactions complexes et précises de l'ensemble électronique de contrôle, en fonction des agressions, il pourra s'avérer nécessaire d'alimenter des composants actifs de l'ensemble électronique de contrôle.

Si l'ensemble électronique de contrôle ou le ou les organes de coupure nécessitent une alimentation en énergie électrique, celle-ci peut par exemple être assurée par l'intermédiaire de bornes prévues sur la protection filaire.

Si l'ensemble électronique de contrôle ou le ou les organes de coupure nécessitent une alimentation en énergie électrique, celle-ci peut par exemple être assurée par une connexion à un ou plusieurs conducteurs que la protection filaire protège. Dans ce cas, l'alimentation peut être prélevée sur la portion exposée du ou des conducteurs, ou sur leur portion protégée. Ce mode d'alimentation est particulièrement adapté à la protection d'une ligne d'alimentation. On note dans ce dernier cas que, si une agression survient alors que le ou les conducteurs sur lesquels la protection est inst espacée dans le temps, de l'établissement de la tension normalement présente sur le ou les conducteurs sur lequel la protection filaire est installée.

Dans le cas où l'on a plusieurs conducteurs à protéger, on peut prévoir de le faire avec autant de protection selon l'invention, prévue chacune pour la protection d'un unique conducteur, qu'il y a de conducteurs. On peut également réaliser d'un seul tenant une protection filaire selon l'invention, pouvant traiter une pluralité de conducteurs d'une ou plusieurs lignes exposées à l'impulsion électromagnétique.

Ceci permet par exemple de n'avoir à réaliser qu'un seul ensemble électronique de contrôle, d'où une économie.

En particulier, il est possible d'utiliser pour certaines paires de conducteurs un dispositif selon l'invention dans lequel la branche contenant l'éclateur est entre deux conducteurs dont aucun n'est relié à la masse. On réalise alors une protection filaire selon l'invention en mode différentiel.

Des dispositifs selon l'invention peuvent être conçus avec un ou plusieurs éclateurs ayant plus de deux électrodes. En particulier, des dispositifs selon l'invention sont réalisables pour des éclateurs triode.

Un dispositif selon l'invention peut être utilisé seul comme protection contre les agressions, grâce à ses bonnes performances de protection. Il peut également être utilisé en combinaison avec des protections filaires selon d'autre modes de réalisation, ou avec des filtres.

Dans le cas où un dispositif selon l'invention est utilisé comme protection filaire sur le ou les conducteurs d'une ligne d'alimentation, on notera que pour une agression suffisamment courte, l'alimentation des équipements connectés à la portion protégée des conducteurs verra un creux de tension ou une coupure brève d'alimentation, n'excédant pas 100 ms, cette durée étant compatible avec le fonctionnement sans dégradation de performance de nombreux équipements. On verra à ce sujet les spécifications du projet de norme internationale 77B(Bureau
Central)17 de la commission électrotechnique internationale qui précise les essais d'immunité des équipements aux creux de tension et coupures brèves.

Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la protection des conducteurs pénétrant dans un local ou un véhicule faradisés, contre les impulsions électromagnétiques. I1 est bien adapté à la protection de conducteurs capables d'un courant de suite importants comme les conducteurs d'alimentation et les conducteurs de sortie d'antenne des émetteurs de puissance.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif destiné à la protection d'un ou plusieurs conducteurs électriques contre les agressions, ce terme étant ici synonyme de perturbations électromagnétiques conduites impulsionnelles de grande amplitude, caractérisé premièrement en ce qu'il comporte au moins un éclateur rapide connecté de façon à pouvoir dériver une partie importante des courants liés aux agressions, deuxièmement en ce qu'il comporte un ensemble électronique de contrôle capable de détecter la présence d'une agression et d'émettre un ou plusieurs ordres de déclenclement après qu'une agression a été détectée, troisièmement en ce qu'il comporte un ou plusieurs organes de coupure électromécanique capables de s'ouvrir pendant un temps limité d'au plus 90 ms lorsque l'ensemble électronique de contrôle émet un ordre de déclenchement, quatrièmement en ce que l'ouverture du ou des organes de coupure est prévue pour provoquer une interruption du courant à travers le ou les éclateurs de façon à permettre le désamorçage de ce ou ces éclateurs s'ils sont amorcés, la protection du ou des conducteurs continuant à être assurée par le ou les éclateurs pendant l'ouverture de l'organe de coupure, cinquièmement en ce que le ou les organes de coupure et l'ensemble électronique de contrôle sont réalisés et mis en oeuvre de façon à ce qu'ils ne risquent pas d'être endommagés par l'agression ou le courant de suite, sixièmement en ce qu'un ou plusieurs défauts qui apparaîtraient sur la portion protégée du ou des conducteurs, sans qu'il y ait d'agression, ne produisent pas de réaction de l'ensemble électronique de contrôle.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un organe de coupure électromécanique est constitué d'un ensemble de contacts électriques munis chacun d'une chambre de coupure, l'ouverture ou la fermeture des contacts électriques étant assurée par un électro-aimant exerçant des forces d'attraction sur un noyau plongeur réalisé dans un matériau magnétique doux, à l'encontre de la force d'un ressort,l'ordre de déclenchement étant le passage d'un courant dans la bobine de 1' électro-aimant.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un organe de coupure électromécanique est constitué d'un ensemble de contacts électriques munis chacun d'une chambre de coupure, l'ouverture ou la fermeture des contacts électriques étant assurée par un électro-aimant exerçant des forces d'attraction sur un noyau plongeur réalisé dans un matériau magnétique doux, à l'encontre de la force d'un ressort, l'ordre de déclenchement étant l'interruption d'un courant dans la bobine de l'électro-aimant.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un organe de coupure électromécanique est constitué d'un ensemble de contacts électriques munis chacun d'une chambre de coupure, l'ouverture ou la fermeture des contacts électriques étant assurée par un actionneur capable d'exercer sur une tige mobile en translation des forces d'attraction ou de répulsion selon le sens de passage du courant, l'ordre de déclenchement étant le passage dans l'actionneur d'un courant de sens inverse à celui qui permet de maintenir les contacts fermés.

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un organe de coupure électromécanique est un relais électromécanique de tout-ou-rien.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est conçu pour être installé sur une ou plusieurs lignes d'énergie en courant alternatif entre 10 Hz et 1000 Hz.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est conçu pour être installé sur une ou plusieurs lignes d'énergie en courant continu.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est conçu pour être installé sur une ou plusieurs lignes d'antennes d'émetteurs.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'ensemble électronique de contrôle peut détecter la présence d'une agression en surveillant l'évolution des tensions entre un ou plusieurs conducteurs qu'il protège et la masse.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'ensemble électronique de contrôle peut détecter la présence d'une agression en surveillant l'évolution des courants traversant un ou plusieurs éclateurs.