FR2717582A1 - Dispositif de mesure d'une chute de tension sur un conducteur sous tension. - Google Patents

Dispositif de mesure d'une chute de tension sur un conducteur sous tension. Download PDF

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Abstract

Dispositif de mesure de la chute de tension entre deux points voisins d'un conducteur nu (1) d'une ligne de transport d'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comporte deux pinces conductrices (11, 12) venant se fixer sur le conducteur (1) aux points de mesure considérés et deux fils de liaison (3, 4) reliant chacun une des pinces (11, 12) à un appareil de mesure (6) et en ce qu'au moins un desdits fils de liaison (3) forme une bobine plate rectangulaire (5) qui est disposée le long dudit conducteur nu (1) entre les deux pinces (11, 12), dont la longueur (1) est sensiblement égale à la distance séparant les deux points de mesure et dont la largeur est déterminée en fonction de la géométrie de la ligne de transport d'énergie électrique et du diamètre du conducteur de manière à compenser les tensions induites par les autres conducteurs de la ligne.

Description

La présente invention concerne les lignes de transport d'énergie à haute tension ; ces lignes utilisent des conducteurs nus qui sont reliés par des raccords.
La durée de vie souhaitée pour une installation de transport d'énergie électrique à haute tension est, par exemple, de 40 ans. Or, du fait en particulier de l'échauffement dû au passage du courant, des sollicitations mécaniques et de la corrosion, il est possible que la qualité électrique des raccords se détériore.
Cette qualité électrique est essentiellement liée à la résistance électrique des raccords. Le contrôle de la résistance d'un raccord est facile à réaliser lors de la construction de l'ouvrage en utilisant un microohmmètre à injection de courant continu mais il est pas possible de le réaliser en cours d'exploitation et l'on est amené à mettre la ligne hors tension pour réaliser une mesure de la résistance par injection de courant continu dans le raccord à mesurer en utilisant un microohmmètre numérique.
Le contrôle de la qualité des raccords nécessite donc que la ligne soit mise hors tension, ce qui pose des problèmes d'exploitation importants et présente des inconvénients en particulier du point de vue économique.
I1 est donc souhaitable de pouvoir contrôler la qualité électrique d'un raccord de conducteurs d'une ligne de transport d'énergie électrique sans avoir à mettre celle-ci hors tension, le contrôle pouvant se faire en cours d'exploitation.
A cet effet, on peut effectuer une mesure directe des paramètres nécessaires à l'évaluation de la résistance électrique du raccord, à savoir le courant traversant le conducteur et la chute de tension aux bornes du raccord.
Les perturbations électromagnétiques induites en particulier par les autres conducteurs de la ligne ont une influence directe sur le résultat des mesures et sur le fonctionnement des appareils de mesure, en particulier en ce qui concerne la mesure de la chute de tension aux bornes du raccord.
La présente invention se propose de fournir un dispositif de mesure de la chute de tension entre deux points voisins d'un conducteur nu d'une ligne de transport d'énergie qui permet d'obtenir une valeur qui est affranchie des perturbations électromagnétiques des autres conducteurs de la ligne.
A cet effet l'invention a pour objet un dispositif de mesure de la chute de tension entre deux points voisins d'un conducteur nu d'une ligne de transport d'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comporte deux pinces conductrices venant se fixer sur le conducteur aux points de mesure considérés et deux fils de liaison reliant chacun une des pinces à un appareil de mesure et en ce qu'au moins un desdits fils de liaison forme une bobine plate rectangulaire qui est disposée le long dudit conducteur nu entre les deux pinces, dont la longueur est sensiblement égale à la distance séparant les deux points de mesure et dont la largeur est déterminée en fonction de la géométrie de la ligne de transport d'énergie électrique et du diamètre du conducteur de manière à compenser les tensions induites par les autres conducteurs de la ligne.
La largeur de la bobine est calculée en fonction de la structure de la ligne de transport d'énergie et du diamètre du câble conducteur de manière qu'elle réalise une compensation de la chute de tension induite dans le conducteur par les perturbations électromagnétiques créées par les autres conducteurs de la ligne.
Avantageusement, ce dispositif de mesure comporte plusieurs bobines interchangeables de largeurs différentes. De cette manière, on peut adapter le dispositif de mesure à la structure de la ligne à contrôler.
Selon un mode de réalisation, la bobine comporte plusieurs spires disposées les unes en dessous des autres; cette disposition permet de réduire l'encombre- ment de la bobine.
Le dispositif de mesure selon l'invention est monté sur une perche isolante de type classique de manière à pouvoir réaliser les mesures à partir du sol.
Avantageusement, la bobine est montée sur une pièce formant poussoir montée déplaçable en translation sur la perche isolante de manière à amener la bobine au voisinage du câble.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de mesure comporte un capteur du courant circulant dans le conducteur, ledit capteur étant disposé dans une des pinces ; avantageusement, ce capteur est une bobine de Rogowski.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, chaque pince comporte un tore égalisateur de tension entourant le conducteur en position de mesure.
Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque pince comporte deux mâchoires articulées l'une sur l'autre, présentant entre elles, en position de fermeture, une zone destinée à recevoir le conducteur, et un câble de prise de contact fixé à l'extrémité libre d'une première mâchoire et guidé dans l'extrémité libre de la deuxième mâchoire, l'extrémité du câble disposée dans la deuxième mâchoire comportant un dispositif tendeur à rappel.
Lorsque la pince se trouve en position de mesure et entoure le conducteur, le câble de prise de contact vient enserrer le conducteur sur une partie importante de sa périphérie. Le dispositif tendeur à rappel permet d'obtenir une bonne pression de contact ; par ailleurs, pendant la mise en place, le câble réalise un nettoyage du conducteur, ce qui permet de diminuer encore la résistance de contact.
Dans ce mode de réalisation, le tore égalisateur de tension est constitué de deux parties articulées portées chacune par une des pinces.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une figure explicative de l'influence du champ électromagnétique des autres conducteurs de la ligne sur un conducteur d'une ligne de transport d'énergie électrique
- la figure 2 illustre le principe de l'invention;
- la figure 3 est une représentation schématique d'un dispositif de mesure selon l'invention ;
- la figure 4 représente le dispositif selon l'invention en position de mesure
- la figure 5 est une vue de côté d'une des pinces du dispositif de mesure selon l'invention ;
- la figure 6 est une vue en coupe de profil d'une pince
- la figure 7 est une vue de face du dispositif selon l'invention ;
- la figure 8 est une vue de côté montrant une pince de mesure munie d'un tore égalisateur de tension;et
- la figure 9 est une vue correspondant à la figure 5 montrant le dispositif de mesure en place sur un câble en position de mesure.
Parmi les deux paramètres nécessaires à la détermination de la résistance d'un raccord de conducteur d'une ligne de tension d'énergie électrique, seule la chute de tension aux bornes du raccord est soumise à des perturbations électromagnétiques créées par les autres conducteurs de la ligne et qui induisent des tensions parasites.
Les résistances à mesurer sont de faible valeur puisque la valeur maximale à mesurer est de 250 microohms pour un conducteur en aluminium-acier de 188 mm2 de section ou pour une longueur unitaire de 1 m.
Lorsque l'on fait les calculs de réactance des conducteurs, on s'aperçoit que la réactance propre d'un conducteur sur une longueur unitaire de 1 m est par exemple de 8 microohms. Il est donc nécessaire de compenser les perturbations électromagnétiques créées par les autres conducteurs de la ligne.
La figure 2 est un modèle pour l'analyse de l'influence du champ électromagnétique extérieur sur le résultat de mesure de la chute de tension. Si l'on désigne par Be le champ électromagnétique créé par les autres conducteurs, on obtient la valeur suivante de la tension parasite EE = 2nfBelD dans laquelle f est la fré
2 quence du réseau, 1 la longueur séparant les deux points de mesure et D le diamètre du conducteur. Dans ce cas, le produit de deux derniers termes de cette relation, à savoir 1 o, représente la surface du circuit de mesure.
2
La valeur de l'induction moyenne Be à la surface du circuit de mesure est fonction des caractéristiques géométriques de la ligne. On peut ainsi déterminer les composantes induites par chacun des autres conducteurs de ligne, l'induction induite par chacun des conducteurs étant une fonction inverse de la distance séparant le conducteur de mesure et le conducteur extérieur considéré.
Lorsque l'on effectue les calculs, on s'aperçoit que, au moins dans certains cas, l'induction induite par un conducteur voisin entraîne une tension induite d'environ 20% ; il est donc nécessaire de compenser ces tensions induites lors de la mesure de la différence de potentiel entre les deux points de mesure.
La figure 2 illustre le principe de cette compensation. Les deux points de mesure a et b sur le conducteur 1 sont séparés par une distance 1. La chute de tension prélevée en ces deux points est amenée à un fil coaxial de mesure 2 par des fils de liaison respectifs 3 et 4.
Conformément à l'invention, au moins l'un de ces fils de liaison forme une bobine plate rectangulaire 5 qui est disposée au voisinage direct du conducteur 1. La longueur de cette bobine de compensation 5 est égale à la distance 1 séparant les deux points de mesure a et b, la bobine étant disposée au voisinage du conducteur 1 le long d'une de ses longueurs ; la largeur c de la bobine de compensation 5 est déterminée de manière à compenser la tension parasite induite par les autres conducteurs dans le conducteur 1. De façon avantageuse il est possible de prévoir plusieurs bobines interchangeables de largeurs différentes afin de premettre d'adapter le dispositif de mesure à la structure de la ligne à contrôler. La bobine peut comporter plusieurs spires superposées pour en réduire l'encombrement. La bobine 5 est montée sur une bande support en matière isolante non représentée. Cette bobine est couplée au champ magnétique à l'extérieur du conducteur et on obtient une compensation lorsque le flux couplé à cette bobine est égal au flux interne du conducteur sur la longueur 1.
Lorsque l'on désire supprimer la composante liée au champ magnétique du conducteur lui même, les calculs montrent que l'on obtient une compensation lorsque la condition suivante est réalisée c = 0,325 D.
On peut également faire les calculs de compensation de la composante provoquée par le champ magnétique d'un conducteur voisin et l'on obtient alors la formule suivante
(d + 0,5D)2 - (d + 0,5 D)
c =
d d étant la distance séparant les deux conducteurs.
On peut également effectuer les mêmes calculs pour un faisceau double et pour les autres conducteurs d'une ligne triphasée.
On obtient alors la formule générale suivante
Figure img00070001

le coefficient k est fonction des différentes positions de conducteurs. Le tableau suivant donne les valeurs de ce coefficient k pour un certain nombre de cas.
Figure img00070002
<tb>
Cas <SEP> analysé <SEP> a <SEP> Coefficient <SEP> k <SEP> Disposition
<tb> Conducteur
<tb> <SEP> unique <SEP> k <SEP> = <SEP> 0 <SEP> I <SEP> d
<tb> <SEP> Faisceau <SEP> k <SEP> = <SEP> 1
<tb> <SEP> double
<tb> <SEP> k1 <SEP> = <SEP> O
<tb> <SEP> Faisceau <SEP> k2 <SEP> = <SEP> 1,5
<tb> <SEP> triple <SEP> k4 <SEP> = <SEP> 1,5
<tb> <SEP> 3 <SEP> d <SEP> 2
<tb> <SEP> Faisceau <SEP> 4 <SEP> d <SEP> i
<tb> <SEP> quadruple <SEP> K1 <SEP> = <SEP> k2 <SEP> = <SEP> k3 <SEP> = <SEP> k4 <SEP> = <SEP> 1,5
<tb> <SEP> 32
<tb>
Dans le cas d'un conducteur unique on retrouve en particulier la relation c = 0,325 D.
Des essais ont été effectués avec un conducteur de type "ASTER 57011 dont le diamètre est de 31 mm. On a mesuré la différence de tension entre deux points séparés de 1 m et le courant traversant le conducteur en faisant varier la largeur de la bobine, c.
La résistance d'une longueur de 1 m de ce conducteur avait été mesurée auparavant en utilisant un microohmètre à courant continu ; la valeur était de 73,5 microohms. Les différentes mesures effectuées en faisant varier la largeur de la bobine ont montré que pour des valeurs comprises entre 10 et 20 mm, la valeur de la résistance obtenue par le procédé selon l'invention, pour un courant d'environ 1000 A, varie au maximum de 1,6 microohm.
On peut en conclure que pour des valeurs de la largeur c comprise entre
0,325 D et 0,65 D la compensation des tensions induites par les phénomènes électromagnétiques liés aux autres conducteurs est satisfaisante. On notera que la valeur pour un conducteur unique, à savoir 0,325 D, soit 10 mm dans le cas du conducteur considéré, est comprise dans la fourchette citée ci-dessus.
La figure 3 est une représentation schématique d'un dispositif de mesure selon la présente invention. On retrouve sur cette figure le conducteur 1, le fil coaxial de mesure 2, les fils de liaison 3 et 4 et la bobine 5.
La sortie du fil coaxial de mesure 2 est envoyée sur un appareil de mesure 6 qui est protégé des surtensions par deux diodes Zener montées en anti-parallèle 7 et 8.
L'ensemble est monté sur une perche isolante de type connu 9.
Les points de mesure sur le câble 1 sont symbolisés par des colliers 11 et 12. Ils comportent avantageusement un tore égalisateur entourant le conducteur 1 et sont reliés au blindage 13 du dispositif de mesure 6 par des résistances 14 et 15.
Le dispositif selon l'invention est représenté de manière schématique sur la figure 4 en position de mesure. On voit sur cette figure les deux pinces de mesure 11 et 12 avec leurs tores d'égalisation de tension respectifs 17 et 18. On voit que la bobine 5 est amenée au voisinage du conducteur 1 par une pièce poussoir à ressort 19 portée par une barre 20 reliant les pinces 11 et 12 et se trouve entre ces deux pinces. Ainsi sa longueur est sensiblement égale à la longueur séparant les deux points de mesure.
La figure 5 représente en vue de côté une des pinces de mesure 11 ou 12. Cette pince comporte essentiellement deux parties ou mâchoires articulées l'une sur l'autre 21 et 22 autour d'un axe transversal 23. Ces deux parties ont sensiblement la forme d'un arc de cercle et sont articulées à une de leurs extrémités l'une sur l'autre; elles présentent entre elles une zone libre centrale 24 destinée à recevoir le conducteur 1.
Un câble conducteur 26 a une extrémité fixée sur l'une des mâchoires 21 et son autre extrémité est disposée sur un dispositif tendeur à rappel tel qu'un dispositif d'enroulement 27 disposé dans la deuxième mâchoire 22.
A l'entrée de la zone libre 24, chacune des mâchoires 21 et 22 présente deux galets 28 respectivement 29. L'extrémité libre du câble de contact 26 est fixée sur le galet 28 et le câble 26 est guidé le long du galet 29 puis de deux autres galets de guidage 31 et 32 jusqu'au dispositif d'enroulement 27.
De ce fait, lorsque les deux mâchoires sont ouvertes, le câble de serrage 26 ferme l'entrée de la zone libre 24.
Selon une caractéristique de l'invention, une des deux pinces de mesure comporte un dispositif de mesure du courant traversant le conducteur; avantageusement ce dispositif de mesure est constitué par une bobine de
Rogowski 33 dont les extrémités sont disposées au niveau de la partie d'ouverture 34 des deux mâchoires 21 et 22.
De cette manière, lorsque les deux mâchoires sont fer muées, la bobine de Rogowski entoure complètement le conducteur et mesure donc le courant qui le traverse.
L'articulation des deux mâchoires 21 et 22 l'une sur l'autre comporte un dispositif de rappel constitué par exemple par un ressort en épingle 34a disposé autour de l'axe d'articulation 23 des deux mâchoires qui ramène les mâchoires en position fermée. L'extrémité libre de chacune des mâchoires 21 et 22 comporte une partie inclinée 35, respectivement 36 par rapport à l'axe d'ouverture 37. Ces deux parties inclinées servent de surface de guidage de manière à permettre l'introduction du câble conducteur 1 dans l'espace libre 24 pour parvenir dans la position représentée à la figure 9 où les deux pinces 21 et 22 renferment le câble conducteur 1 dans l'espace libre 24 et sont suspendues sur ce conducteur.
Dans ce cas, le câble de contact 26 est enroulé autour du conducteur 1 sur une grande partie de la section de ce dernier. I1 passe ensuite sur les galets 29, 31 et 32 et est tendu par le dispositif d'enroulement 27. L'utilisation de ce câble de contact permet tout d'abord d'obtenir un bon contact puisqu'il s'effectue sur la majeure partie de la périphérie du conducteur 1; de plus lors de la mise en place du câble de contact 26 autour du conducteur 1, il s'effectue un mouvement de frottement qui réalise un décapage du câble en éliminant, la couche d'alumine dans le cas d'un conducteur en aluminium.
On voit que la pince peut s'adapter à des câbles de diamètre différent. On a ainsi réalisé une pince qui permet d'établir un contact de mesure sur des câbles dont le diamètre varie de 15 à 55mm.
Comme on peut le voir sur la figure 8, on prévoit, pour chaque pince, un tore égalisateur de tension 41 qui est constitue par un tube souple dont les extrémités sont emboîtées l'une dans l'autre. Comme indiqué plus haut, ce tore égalisateur de tension est relié au blindage électromagnétique 13 de l'appareil de mesure.
Le dispositif de mesure selon l'invention se présente sous la forme générale d'une barre 20 constituée par un tube de section carrée qui supporte les deux pinces de mesure 11 et 12. Ces dernières sont mobiles le long de la barre 20 et leur écartement peut varier de 0,15 à 1,0m.
L'appareil de mesure 6, constitué par exemple par un millivoltmètre est suspendu en partie médiane de cette barre à une dizaine de centimètres sous l'axe principal (figure 4). La fenêtre de lecture de ce millivoltmètre se trouve dans le plan principal de l'appareil de manière à être visible par l'opérateur chargé de la mesure.
L'ensemble est fixé sur une perche isolante telle que la perche 9 de la figure 3 et son poussoir 19 comportant, comme représente à la figure 7, une douille 40 fixée à la barre 20 et un doigt 41 monté à coulissement dans la douille 40 avec interposition d'un ressort 42 entre le fond de la douille et le doigt, permet de placer la bobine de compensation 5 au voisinage du conducteur 1 lorsque celui-ci se trouve déjà enserré dans les deux pinces de mesure 11 et 12.
On voit que l'invention permet de réaliser la mesure relativement précise de la chute de tension entre deux points d'un conducteur sous tension. Le dispositif selon l'invention est adaptable à des câbles de diamètre différent.
L'utilisation du câble de contact à serrage permet d'obtenir un très bon contact avec le conducteur par élimination de la couche d'oxyde superficielle.

Claims (11)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de mesure de la chute de tension entre deux points voisins d'un conducteur nu (1) d'une ligne de transport d'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comporte deux pinces conductrices (11, 12) venant se fixer sur le conducteur (1) aux points de mesure considérés (a, b) et deux fils de liaison (3, 4) reliant chacun une des pinces (11, 12) à un appareil de mesure (6) et en ce qu'au moins un desdits fils de liaison (3) forme une bobine plate rectangulaire (5) qui est disposée le long dudit conducteur nu (1) entre les deux pinces (11, 12), dont la longueur (1) est sensiblement égale à la distance séparant les deux points de mesure (a, b) et dont la largeur (c) est déterminée en fonction de la géométrie de la ligne de transport d'énergie électrique et du diamètre (D) du conducteur de manière à compenser les tensions induites par les autres conducteurs de la ligne.
2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs bobines (5) interchangeables de largeurs différentes.
3. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine (5) comporte plusieurs spires disposées les unes en dessous des autres.
4. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est monté sur une perche isolante (9).
5. Dispositif de mesure selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bobine (5) est montée sur une pièce (19) formant poussoir montée déplaçable en translation sur la perche isolante (9) de manière à amener la bobine (5) au voisinage du conducteur (1).
6. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (33) du courant circulant dans le conducteur (1), ledit capteur étant disposé dans une des pinces (11).
7. Dispositif de mesure selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capteur (33) est une bobine de
Rogowski.
8. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque pince (11, 12) comporte un tore égalisateur de tension (17, 18).
9. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine (5) est montée sur une bande support en matière isolante.
10. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque pince (11, 12) comporte deux mâchoires (21, 22) articulées l'une sur l'autre, présentant entre elles, en position de fermeture, une zone (24) destinée à recevoir le conducteur (1), et un câble de prise de contact (26) fixé à l'extrémité libre d'une première mâchoire (21) et guidé dans l'extrémité libre de la deuxième mâchoire (22), l'extrémité du câble (26) disposée dans la deuxième mâchoire (22) comportant un dispositif tendeur à rappel (27).
11. Dispositif de mesure selon la revendication 10, caractérisé en ce que le tore égalisateur de tension (17, 18) est constitué par un tube souple dont les extrémités sont emboîtées l'une dans l'autre.
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