FR2771820A1 - Procede de mesure d'impedance d'une prise de terre et de controle de l'equipotentialite des masses - Google Patents

Abstract

Dans le procédé de mesure d'impédance d'une prise de terre (1), on utilise une source de courant impulsionnelle (12), les mesures étant effectuées en dynamique, et une prise de terre auxiliaire (6).On utilise un transformateur (4) dont les bornes du primaire (9) sont reliées à la source de courant impulsionnelle (12), dont la première borne du secondaire (3) est reliée directement à la prise de terre (1) et dont la seconde borne du secondaire (3) est reliée à une prise de terre auxiliaire (6). Les mesures sont effectuées sur le courant passant dans le secondaire (6) du transformateur (4).Il est également décrit un système mettant en oeuvre le procédé, ainsi que des structures de dispositifs utilisés dans le système.

Description

La présente invention concerne un procédé de mesure d'impédance de prise de terre et un système de mesure mettant en oeuvre ce procédé.

Les bâtiments et infrastructures au sol, surtout lorsqu'ils sont de taille importante, nécessitent, au moins pour des raisons de sécurité du personnel, un ensemble de références de potentiel, avantageusement reliées les unes aux autres et en bon contact électrique avec le sol.

Ces conducteurs dont une grande partie est enterrée constituent le réseau de terres du bâtiment comprenant une ou plusieurs prises de terre.

Un deuxième ensemble de câbles, constituant le réseau de masses, est nécessairement prévu pour relier les bâtis des équipements électriques et électroniques au réseau de terre.

Lorsqu'une surtension, par exemple due à la foudre, est présente à l'extérieur des bâtiments, les potentiels du sol et d'une partie du réseau de terre s'élèvent. Des variations de courant induit et de tension se propagent alors dans les conducteurs de terre, puis dans les conducteurs de masse. Finalement, les équipements électroniques eux-mêmes sont affectés par les perturbations électromagnétiques.

Pour réduire ces agressions à des niveaux convenables, il faut réaliser un réseau de terre fiable et stable dans le temps, dont la conductivité avec le sol est la meilleure possible, et réaliser un réseau de masses assurant l'équipotentialité entre les différentes parties du bâtiment.

Un procédé connu de mesure de l'impédance d'une prise de terre consiste à injecter directement, à partir d'une source, un courant dans le conducteur dont on teste l'impédance et à mesurer son élévation de tension. Lorsque la source de courant est une source impulsionnelle, les mesures sont dites effectuées en dynamique. Le spectre large de l'impulsion permet de mesurer les variations de l'impédance du conducteur en fonction de la fréquence, par l'intermédiaire d'une transformation fréquence/temps convenable.

Toutefois, l'injection directe de courant a des inconvénients: il faut prévoir un chemin de retour du courant qui traverse la source d'injection et, de plus, l'impédance de la prise de terre étudiée est mal mesurée tant qu'on ne connaît pas, avec une précision suffisante, l'impédance d'une prise de terre auxiliaire servant au retour de courant, ni l'impédance de la boucle formée par le sol et les câbles de liaison.

Le document FR-A-2 603 993 décrit un procédé de mesure par injection directe de courant dans lequel on utilise, non seulement le courant dans la prise de terre, mais la tension entre la prise de terre et une première prise de terre auxiliaire, en utilisant une seconde prise de terre auxiliaire. Les prises de terre doivent être prévues à des distances mutuelles prédéterminées, ce qui n'est pas toujours pratique, ni quelquefois réalisable. De plus, on doit utiliser des coupleurs directionnels, ce qui complique la mise en oeuvre du procédé.

Par ailleurs, certaines simulations numériques ont montré que la configuration d'injection directe peut avoir un effet sur les lignes de champ et, donc, sur l'homogénéité spatiale du courant couplé.

La présente invention a pour objet de perfectionner les mesures d'impédance de prise de terre, sans nécessiter de première et de seconde prises de terre auxiliaires et sans utiliser des coupleurs directionnels.

En pratique, la présente invention concerne:
- la mesure de la qualité du contact des prises de terre avec le sol,
- le contrôle de l'équipotentialité des masses,
- la mise au point de procédures optimisées pour la mesure des impédances de terre isolées et pour le contrôle de l'équipotentialité des masses, et
- la conception d'un système de mesure et la technologie d'un générateur d'impulsions haute tension et de sa liaison externe.

Un objet de l'invention consiste à utiliser le système de l'invention pour le contrôle de l'équipotentialité des masses d'une installation en injectant une impulsion haute fréquence sur l'une des mailles et en recherchant la fonction de transfert en différents lieux du bâtiment à l'aide de capteurs de champs magnétique et électrique, de sondes de courant et de tension.

Suivant une caractéristique de la présente invention, il est prévu un procédé de mesures d'impédance d'une prise de terre dans lequel on utilise une source de courant impulsionnelle, les mesures étant effectuées en dynamique, et une prise de terre auxiliaire, en utilisant un transformateur dont les bornes du primaire sont reliées à la source de courant impulsionnelle, dont la première borne du secondaire est reliée directement à la prise de terre et dont la seconde borne du secondaire est reliée à la prise de terre auxiliaire, les mesures étant effectuées sur le courant passant dans le secondaire du transformateur.

Suivant une autre caractéristique, la seconde borne du secondaire est reliée à la prise de terre auxiliaire par l'intermédiaire d'une résistance commutable, la commutation de la résistance en service ou hors service étant faite manuellement ou pouvant être commandée par un organe de commande, les mesures permettant de définir un système de deux équations représentant les deux états de commutation.

Suivant une autre caractéristique, à la source de courant impulsionnelle est associé un organe de commande y commandant les opérations de commutation d'état, la source de courant impulsionnelle comprenant une source de courant continue destinée à charger, dans un premier état, une capacité, un interrupteur haute tension destiné à décharger, dans un second état, la capacité vers le primaire du transformateur par l'intermédiaire d'une résistance constituant la résistance interne de la source de courant impulsionnelle et d'une ligne coaxiale.

Suivant une autre caractéristique, le transformateur est un transformateur à noyau ouvrable dont le noyau, à l'état de fonctionnement, est refermé sur une ligne reliée à la prise de terre.

Suivant une autre caractéristique, la résistance est montée en série sur l'âme de la ligne coaxiale.

Suivant une autre caractéristique, la capacité est une capacité cylindrique haute tension à structure coaxiale dont l'armature isolée est alignée et reliée directement à la première borne de l'interrupteur haute tension dont la seconde borne est également alignée et reliée à la ligne coaxiale, le montage de la capacité jusqu'à la ligne coaxiale étant réalisée en ligne pour optimiser inductance et résistivité.

Suivant une autre caractéristique, la ligne coaxiale est, entre l'interrupteur haute tension et le primaire du transformateur constituée de trois tronçons montés en série, le premier tronçon étant connecté en amont par un connecteur coaxial à la seconde borne de l'interrupteur, le second tronçon étant constitué par un manchon coaxial contenant une résistance, et le troisième tronçon étant connecté en aval par un connecteur au primaire du transformateur.

Suivant une autre caractéristique, le connecteur coaxial, entre l'interrupteur haute tension et la ligne coaxiale, est formé d'une embase sur laquelle s'adapte une fiche, l'embase étant un corps cylindrique qui comprend, de l'intérieur vers l'extérieur, un conducteur central dont l'extrémité libre se visse directement dans la seconde borne de l'interrupteur haute tension et dont l'autre extrémité forme une virole destinée à recevoir la broche de la fiche: d'un isolant cylindrique qui recouvre la longueur du conducteur central, à part son extrémité libre, une douille conductrice partiellement autour de l'isolant, la fiche étant constituée d'un corps isolant cylindrique creux, le creux comportant une portion de grand diamètre suivie d'une portion de petit diamètre, dans lequel se fixe la broche, et d'une autre portion de grand diamètre dans l'axe de laquelle est soudée l'âme de la ligne coaxiale, et d'un cylindre coaxial métallique entourant le corps isolant sur un bout duquel se visse un écrou métallique écrasant la tresse de la ligne bifilaire.

Suivant une autre caractéristique, la douille de l'embase se compose d'une première partie à surface externe lisse, d'une deuxième partie filetée extérieurement et d'une bride de plus grand diamètre filetée extérieurement.

Suivant une autre caractéristique, le cylindre coaxial externe de la fiche se termine à son autre bout par un épanouissement bloqué par un écrou de liaison que l'on visse sur la bride de la douille de l'embase.

Suivant une autre caractéristique, le manchon coaxial du second tronçon comporte, de l'extérieur vers l'intérieur, un tube cylindrique métallique, un premier tube isolant adjacent à la surface interne du tube cylindrique métallique, un second tube isolant dans lequel est enfilé, à chaque bout, un tube court isolant contenant 1 'extrémité correspondante de la résistance et un connecteur classique à clips ou à bague métallique équivalente auquel est connectée l'extrémité correspondante de l'âme du coaxial, l'espace compris entre les premier et second tubes isolants étant obturé transversalement à chaque extrémité par une première couronne isolante, par une seconde couronne métallique et par une plaque métallique trouée isolée de l'âme du coaxial, la seconde couronne métallique étant reliée galvaniquement au tube métallique cylindrique et à la plaque métallique trouée.

Cette caractéristique permet de changer aisément la résistance interne de la source.

Suivant une autre caractéristique, le connecteur du troisième tronçon comporte une fiche identique à la fiche ci-dessus et une embase réalisant une transition bifilaire coaxiale.

Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels:
la Fig. 1 est une vue schématique en perspective du bloc-diagramme d'un circuit de mesure suivant l'invention,
la Fig. 2 est un schéma synoptique d'un générateur d'impulsions utilisé dans le circuit de mesure de la Fig. 1,
la Fig. 3 est une représentation schématique du montage pratique de l'interrupteur HT U3 entre la capacité de charge et une ligne coaxiale,
la Fig. 4 est une vue détaillée, en coupe longitudinale, d'une embase et d'une fiche, côté ligne coaxiale,
la Fig. 5 est une vue, en coupe longitudinale, d'un manchon, contenant une résistance, monté sur la ligne coaxiale, et
la Fig. 6 est une vue, en coupe longitudiale, d'une embase destinée à être connectée au primaire du transformateur.

Le circuit de la Fig. 1 comprend une prise de terre 1, dont on désire mesurer l'impédance, que l'on a reliée par une ligne 2 à une borne du secondaire 3 d'un tranformateur 4. L'autre borne du secondaire 3 est reliée à une ligne 5, elle-même reliée à une prise de terre auxiliaire 6.

Monté sur la ligne 5, est prévu un appareil de mesure de courant 7 pour mesurer le courant passant dans la ligne. La ligne 5 comporte ou non, entre l'appareil 7 et la prise de terre auxiliaire 6, une résistance série 8, l'insertion de la résistance 8 étant réalisée manuellement bien qu'elle puisse être commandée par commutation à partir d'une centrale de commandes 10.

Le primaire 9 du transformateur 4 est relié par une ligne coaxiale 11 à une générateur d'impulsions 12, lui-même relié à une autre prise de terre quelconque 13. Dans la suite, on distingue une prise de terre auxiliaire d'une prise de terre quelconque en ce que la première participe au procédé de mesure de courant tandis que la seconde ne sert qu'à fermer un circuit qui ne participe pas directement à la mesure.

L'appareil 7, qui mesure le courant dans la ligne 5, est relié par une ligne 14 à un circuit de calcul et d'affichage, non montré.

Avec ce montage, la mesure de l'impédance de la prise de terre étudiée ne nécessite que des mesures de courant au secondaire 3 du transformateur 4. D'autre part, le transformateur d'injection 4 permet par simple retournement entre les lignes 2 et 6 de changer la polarité de l'impulsion. Enfin, la mise en parallèle de charges auxiliaires au secondaire 3 permet de mettre en oeuvre de faibles niveaux de tension de charge, ce qui n'est pas toujours possible en technologies haute tension, compte tenu des caractéristiques des interrupteurs THT. Cela permet aussi d'agir légèrement sur la forme d'onde.

On peut noter que la prise de terre auxiliaire 6 a pour effet de refermer le circuit secondaire et que son rôle est le même que dans le cas de l'injection directe. On peut donc objecter à juste titre que la qualité du contact avec le sol de la prise auxiliaire 6 influence la mesure effectuée. Les solutions trouvées à cette difficulté sont les suivantes: 1-s'il - s'il existe une "terre de référence" connue ou de valeur admise comme faible, cette référence sert alors de prise auxiliaire. C'est, par exemple, le cas pratique du contrôle de l'impédance d'une descente de foudre par conducteur isolé qui est placée près d'un bâtiment maillé, à structure ferraillée, etc., dont le contact avec le sol est a priori réputé bon, ce bâtiment pouvant servir de terre de référence.

2 - Si aucune référence n'est connue, ni accessible, on procède en deux étapes, en insérant dans la ligne 5 une résistance pure 8.

Le procédé de mesure, avec ou sans insertion de la résistance série 8, convient, ce qu'a confirmé l'expérience, pour la mesure des caractéristiques en basses fréquences de la prise de terre 1. Par équivalence en théorie des circuits, cette mesure, avec ou sans résistance, s'applique parfaitement au procédé d'injection par transformateur et, par ailleurs, en hautes fréquences, c'est-à-dire audessus de 1 MHz, les caractéristiques mesurées sont moins sensibles à l'insertion de la résistance série 8. Le comportement intrinsèque de la prise de terre mesurée 1 est découplé des paramètres résistifs, tels que résistance du sol, résistance insérée en série, etc.

Deux cas se présentent lorsqu'on fait la mesure en dynamique d'une prise de terre: soit son impédance d'entrée est faible, par exemple inférieure à 100 ohms; soit elle est élevée, par exemple supérieure à 100 ohms.

Dans le premier cas d'une impédance faible présentée au secondaire 3, lors de l'application d'impulsions de courant énergétiques, le secondaire 3 se comporte approximativement comme une résistance faible.

La mesure du courant au secondaire 3, par l'intermédiaire d'un transformateur de mesure 7, donne directement la valeur de l'impédance, ou plutôt de la résistance de choc car le terme d'impédance n'offre pas d'utilité pratique dans ce cas, par comparaison de la crête de courant avec celle obtenue en laboratoire sur un court-circuit.

Dans le second cas d'une impédance élevée présentée au secondaire 3, le transformateur d'injection 4 est le siège d'une saturation, c'est-àdire d'une "saturation en tension", puisque, le secondaire 3 étant impédant, la tension de secondaire est élevée et, lorsque le flux total dans le circuit magnétique dépasse une valeur donnée qui dépend du matériau magnétique utilisé pour l'entrefer, le couplage magnétique s'effondre brusquement.

L'observation de la courbe de courant du secondaire 3 révèle le passage à la saturation, par un changement de pente, généralement après le maximum de courant, dans la gamme d'énergies de la source.

Lorsque l'impédance est élevée, la détermination plus précise de ses parties réelles et imaginaires présente un intérêt:
- car, si la prise de terre est purement résistive, cette résistance est déterminée par la donnée du flux maximum toléré par la ferrite qui est une constante, ainsi que par la surface de la courbe de courant secondaire, comprise entre l'instant t=O et le temps de commutation,
- et, si la prise de terre est une impédance complexe, on effectue, dans ce cas, deux tirs successifs, le deuxième tir étant réalisé avec la résistance pure 8 en série avec l'impédance de prise de terre 1 à déterminer.

L'ensemble des deux injections donne lieu à deux équations dont la résolution permet l'accès à l'impédance de prise de terre 1. Cette méthode a fait l'objet de simulations mathématiques portant sur une impédance réalisée en laboratoire. Les résultats sont en bon accord avec les valeurs de résistance. Cela permet l'étalonnage de la mesure pour des fréquence supérieures à 1 MHz, sous réserve de la représentation de la prise de terre 1 par un réseau R,L,C équivalent. Pour les prises de terre enterrées de longueur électrique faible ou moyenne, par exemple inférieure à 10 mètres, des essais ont montré qu'un modèle électrique localisé, simple et unique, rend généralement bien compte de leur réponse statique et dynamique, jusqu'à 10 MHz au moins.

Le traitement des courbes de courant peut-être avantageusement effectué par logiciel.

En ce qui concerne le contrôle de l'équipotentialité des masses, dans la plupart des cas, le réseau de terres d'un bâtiment présente des mailles, les prises de terre étant reliées entre elles et non déconnectables. Le principe de ce contrôle consiste à injecter une impulsion haute tension sur l'une des mailles et à rechercher la fonction de transfert du réseau compte tenu de la perturbation dont on rappelle qu'elle est à large spectre. Pour cela, des capteurs de champ électrique et magnétique, des sondes de courant et de tension sont placés en différents lieux à l'intérieur du bâtiment.

Les rapports E/I, H/I, V/1, î'/î, caractérisent les différentes fonctions de transfert qui dépendent du temps, du point de mesure et du point d'injection considérés. Dans l'état actuel des connaissances, les rapports I'/I sont exploitables le plus directement.

I1 est possible d'accéder à la qualité du réseau de terres par la procédure d'injection par transformateur. Il n'est plus nécessaire de disposer d'une terre auxiliaire, car le courant est forcé naturellement dans les mailles du réseau de terres et de masses. L'insertion d'une sonde de courant au point d'injection donne l'impédance d'entrée globale vue de ce point. Sans changer la position du point d'injection, effectuer une mesure de courant aux autres points du réseau de terres permet de connaître la répartition du courant dans les différentes branches.

A la Fig. 2, on a représenté un exemple préféré de réalisation du schéma synoptique du générateur d'impulsions 12 du circuit de la Fig. 1.

Ce générateur d'impulsions 12 est un banc de décharge capacitif HT. Le pôle négatif d'une source "très haute tension" continue VTHT est relié à une masse 15, elle-même reliée à la prise de terre 13 tandis que son pôle positif est relié au contact de travail d'un relais U1. Le contact fixe du relais U1 est relié à la masse 15 par un condensateur de charge C.

Ainsi, on a un premier circuit constitué par la source VTHT, le contact de travail U1, le condensateur C et la masse 15 qui permet, quand le relais U1 est excité par un signal de commande provenant du circuit de commande 10, de charger le condensateur C. Le relais U1 assure la sécurité électrique en amont de la capacité de charge C et protège la source VTHT contre le retour d'impulsions de tension.

L'armature isolée du condensateur C est aussi reliée, d'une part, au contact fixe d'un second relais U2 dont le contact de travail est relié à une borne d'une résistance R2 dont l'autre borne est reliée à la masse 15 et, d'autre part, à un interrupteur HT commandé U3 qui est relié en série par l'intermédiaire d'une résistance R1 au conducteur central de la ligne coaxiale 11. Le conducteur externe de la ligne coaxiale 11 est relié à une masse 16. La résistance R1 constitue la résistance interne de la source.

Le relais U2 est normalement fermé et permet la décharge de la capacité C à travers la résistance R2 lorsque le générateur est en configuration de sécurité électrique.

Les caractéristiques de la forme d'onde sont analogues, à un facteur d'échelle près, à celles de composantes de courant mesurées lors de campagnes d'observation sur la foudre, c'est-à-dire:
temps de montée de quelques centaines de ns,
- largeur de l'ordre de la microseconde,
- résistance de source de quelques dizaines d'ohms, et
courant de court-circuit de l'ordre de 1000 A crête.

Dans la pratique, l'obtention des caractéristiques temporelles, notamment du temps de montée, nécessite un montage optimisé sur le plan des inductances internes de C et R1, et du chemin de retour du courant.

En particulier, ont été développées des structures spéciales du point A, relié au condensateur C et à la borne amont de l'interrupteur HT
U3, et du point B, relié à la borne aval de l'interrupteur U3 et au conducteur central de la ligne 11, ces structures faisant l'objet de la description suivante.

L'interrupteur HT U3 est un éclateur pressurisé commandé standard.

Entre les noeuds électriques A et B, on a réalisé un montage en ligne, Fig. 3, en utilisant, pour C, une capacité cylindrique haute tension, dite "coaxiale", c'est-à-dire que sa référence est repliée sur sa longueur, avec une connexion de masse formée d'un collier 17 proche du point chaud A. Il s'agit là d'une technologie bien connue.

L'armature isolée de la capacité C est reliée au point A et directement à la première borne de l'éclateur U3. Les deux masses 15 et 16 sont connectées par une traversée de la paroi métallique du générateur 12. Ce montage en ligne permet un raccordement optimisé en inductance et résistivité.

Comme le montre symboliquement le schéma de la Fig. 3, la résistance de source R1 est placée, sur l'âme de la ligne coaxiale 11, à l'extérieur du générateur 12. La résistance R1 est placée à l'extérieur du générateur 12, pour des raisons d'encombrement résultant du montage en ligne des différents composants, à des tensions de plusieurs dizaines de kV les composants standard étant de longueur pratique de 30 à 50 cm.

Dans la pratique, Fig. 3, la ligne coaxiale 11 se compose, montés en série, d'une portion de coaxial 40, près du point B, d'un manchon tubulaire coaxial 41 qui contient la résistance R1, et d'une portion de coaxial 42 jusqu'au primaire 9 du transformateur 4. On va décrire cidessous, en relation avec la Fig. 4, comment l'âme et la tresse de la portion 40 sont connectées à la fiche 20.

La Fig. 4 montre, au point B, une vue éclatée du connecteur coaxial 18 qui est constitué d'une embase 19 et d'une fiche 20, l'embase 19 étant connectée à la seconde borne de l'éclateur U3 et la fiche 20 étant connectée à la ligne coaxiale 12.

L'embase 19 est un corps cylindrique qui comprend, de l'intérieur vers l'extérieur, premièrement sur toute sa longueur, un conducteur cylindrique central 21 dont son extrémité gauche 22, en regardant le dessin, est filetée pour être vissée directement à l'éclateur U3 et dont l'extrémité droite d'un diamètre inférieur forme une virole 23 dont l'intérieur vide forme un trou cylindrique destiné à recevoir la broche 24 de la fiche 20, deuxièmement, autour du conducteur central 21, un isolant cylindrique 25 qui recouvre toute la longueur du conducteur central 21 sauf l'extrémité gauche de celui-ci, et troisièmement, autour de la partie gauche de l'isolant 25, une douille conductrice 26 constituée, de gauche à droite, d'un premier cylindre à surface lisse 27, d'un second cylindre fileté extérieurement 28 de diamètre plus grand, et d'une bride 29 qui est filetée à sa surface externe. Le second cylindre 28 est prévu pour passer à travers la paroi métallique du générateur 12 et pour recevoir un contre-écrou, non montré, de l'autre côté de cette paroi.

La fiche 20 se compose d'un corps cylindrique 30, d'un écrou 31 et d'un écrou 32 destiné à bloquer la tresse du coaxial 11. L'écrou 31 est destiné à se visser, à gauche, sur la bride 29 pour fixer la fiche 20 sur l'embase 19.

Le corps cylindrique 30 comprend, de l'extérieur vers l'intérieur, un cylindre conducteur 33 de faible épaisseur qui se termine, à son extrémité gauche, par un couronne 34 et, à son extrémité droite, par une partie 35, cylindrique, puis tronconique, plus épaisse et extérieurement filetée. Le bout tronconique de la partie 35 est fendu longitudinalement en plusieurs endroits pour lui permettre de se déformer quand on y visse l'écrou 32. A l'intérieur du cylindre 33, est logé un isolant 36 de forme cylindrique creuse dans lequel s'insére un tube métallique creux 37 dans lequel s'insère la broche 24.

Plus particulièrement, l'isolant cylindrique 25 se termine, à gauche, par un bout cylindrique de plus'petit diamètre, autour de la virole conductrice 23. Le diamètre interne du trou de la virole 23 correspond, au jeu près, au diamètre externe de la broche 24. Le diamètre externe du bout de l'isolant 25 correspond au diamètre interne d'un vide cylindrique 38 creusé autour de l'extrémité gauche de la broche 24 dans l'isolant 36. Le trou de la virole 23 est suffisamment long pour recevoir la partie externe de la broche 24 tandis que le bout de l'isolant 25 pénètre dans le vide 38. A droite du vide 38, l'isolant 36 est, sur une courte longueur, plus épais pour maintenir le tube métallique creux 37 et la broche 24.

Plus à droite, l'isolant 36 reprend son épaisseur initiale. L'âme du coaxial 11 est, avant montage, soudée à l'extrémité droite de la broche 24 et,entre cette âme et l'isolant 36 existe un vide d'air 39 jusqu'au bout droit de la partie épaisse 35.

La tresse (ou conducteur externe) du coaxial 11 est supprimée audessus du vide d'air 39 et reprise entre l'écrou 32 et les filets externes de la partie déformable 35, le serrage de l'écrou 32 assurant un bon serrage de la tresse de la partie 42 de coaxial.

La Fig. 5 montre, en coupe longitudinale, le dispositif prévu suivant l'invention pour constituer le manchon 41 destiné à contenir pratiquement la résistance Ri. Il comprend, de l'extérieur vers l'intérieur, un tube externe fin métallique 43 dont l'axe de révolution X-X' correspond à l'axe de l'âme du coaxial, un tube fin isolant 44 et un tube fin isolant 45. Par fin, on entend que l'épaisseur de la paroi est fine. Les tubes isolants 44 et 45 sont coaxiaux au tube métallique 43, le tube 44 étant, dans l'exemple de réalisation montré, adjacent à la surface interne du tube 43 tandis que le tube 45 est de plus faible diamètre de manière à former un espace entre eux qui peut être vide ou rempli d'huile ou d'un diélectrique adéquat pour éventuellement adapter 1' impédance caractéristique.

A l'intérieur du tube isolant 45, sont emboîtés, à chaque bout, deux tubes isolants courts 46 qui sont destinés à emboîter réspectivement des extrémités de la résistance R1 qui a elle-même la forme d'un cylindre de diamètre correspondant au diamètre interne des tubes 46. En pratique, la résistance R1 est insérée, par exemple, dans le tube 46 de droite et sa connexion est effectuée de ce côté en la poussant à l'intérieur de son connecteur clipsé qui est soudé à l'âme du coaxial 11. De l'autre côté, le tube 46 de gauche est poussé autour de la résistance R1 jusqu'à la connexion de celle-ci avec son connecteur qui est relié, côté aval, à l'âme du coaxial. Le connecteur clipsé, mentionné ci-dessus, est un composant standard. Toutefois, il est également possible d'utiliser un connecteur à bagues métalliques.

Le manchon tubulaire 41 est complété, côté amont, par une première couronne isolante 47 constituant le fond du compartiment entre les tubes 44 et 45, par une seconde couronne isolante 48 dont le bord externe est adjacent au tube 43 et le bord interne adjacent au tube 45, par une couronne métallique 49 dont le bord externe recouvre, en bon contact conducteur, le bout du tube 43 et dont le bord interne est adjacent au tube 46, et par une plaque métallique 50 dont le bord externe recouvre le bord interne de la couronne 49 et qui est trouée en son centre pour laisser passer l'âme amont du coaxial. La couronne 49 et la plaque 50 sont solidaires de la couronne 48 et du tube 46.

Du côté aval du manchon 41, on retrouve une structure identique.

En pratique, le principe de montage est le suivant: une extrémité de la résistance R1 est emboîtée dans un tube isolant 46, solidaire de la plaque trouée métallique 50, et sa connexion est effectuée avec son connecteur. L'opération est répétée pour l'autre extrémité de la résistance R1 dans l'autre tube isolant 46. L'ensemble est inséré à l'intérieur du manchon 41, c'est-à-dire du tube 45. La longueur du manchon 41 est évidemment prévue pour permettre la connexion de la résistance R1 à ses deux extrémités lorsque les paires de plaques 50 et 49 sont prêtes à être posées. Les plaques 49 et 50 sont alors fixées par des vis aux couronnes 48.

Les tresses du coaxial sont évidemment raccordées respectivement aux plaques 50.

Le manchon coaxial 41 permet un changement rapide de la résistance de source R1 et donc la modification des caractéristiques de la forme d'onde, suivant l'application que l'on désire.

A l'autre extrémité de la ligne coaxiale 11, la connexion au primaire 9 du transformateur 4 est effectuée par un connecteur dont la fiche est identique à celle décrite à la Fig. 4 et dont l'embase 51 fait l'objet de la Fig. 6.

L'embase 51 comprend, côté amont, une partie de corps cylindrique et, côté aval, une partie dissymétrique. La partie amont comprend, de l'intérieur vers l'extérieur, premièrement un conducteur cylindrique central 52 dont l'extrémité est alésée pour former une virole 53 dont l'intérieur vide forme un trou cylindrique destiné à recevoir la broche de la fiche concernée, deuxièmement, autour du conducteur 52, un isolant électrique 54 et troisièmement une douille cylindrique 55 avec une bride filetée qui se visse dans l'écrou de la fiche concernée. La partie aval de l'embase 51 comprend le prolongement de l'isolant électrique 54 et, recouvrant partiellement celui-ci, un prolongement partiel de la douille 55 se terminant par une borne 56 destinée à être connectée à une borne du primaire 9 du transformateur, le conducteur 52 étant prolongé obliquement jusqu'à la périphérie de l'isolant 54 pour former une seconde borne 57 à connecter à l'autre borne du primaire 9, les bornes 56 et 57 étant diamétralement opposées.

Le primaire 9 peut comprendre une spire constituée par un cliquant.

En pratique, l'isolant 54 est de révolution et le conducteur 52 est courbé à l'intérieur de l'isolant. Pour faciliter le montage, l'isolant 54 est avantageusement formé de deux demi-coquilles, assemblées selon les règles de l'art. Du côté aval, les bornes 56 et 57 peuvent couvrir chacune un secteur de l'ordre de 90". En fait, on choisit un compromis entre le maintien de l'isolant 54 et les lignes de fuite dans l'air entre les deux bornes 56 et 57.

La centrale de commande 10, d'une part, envoie tous les signaux de commutation nécessaires au fonctionnement du générateur d'impulsions 12 et de la résistance 8 et, d'autre part, reçoit les signaux de mesure reçus par la ligne 14 pour les transmettre à un circuit de calcul et d'affichage, non montré.

En variante, le transformateur 4, qui comporte primaire et secondaire à la Fig. 1, peut être remplacé par un transformateur à noyau ouvrable dont le noyau se referme sur la ligne 2 vers la prise de terre 1. La ligne 2 dans laquelle le transformateur injecte le courant constitue alors le secondaire. Cette variante permet l'injection sur des réseaux de terres ou de masses, lorsqu'on ne peut pas interrompre le conducteur pour le connecter aux bornes du secondaire 3 de la Fig. 1.

Claims (12)

Revendications

1) procédé de mesure d'impédance d'une prise de terre (1) dans lequel on utilise une source de courant impulsionnelle (12), les mesures étant effectuées en dynamique, et une prise de terre auxiliaire (6), caractérisé en ce qu'on utilise un transformateur (4) dont les bornes du primaire (9) sont reliées à la source de courant impulsionnelle (12), dont la première borne du secondaire (3) est reliée directement à la prise de terre (1) et dont la seconde borne du secondaire (3) est reliée à la prise de terre auxiliaire (6), les mesures étant effectuées sur le courant passant dans le secondaire (6) du transformateur (4).

2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde borne du secondaire est reliée à la prise de terre auxiliaire (6) par l'intermédiaire d'une résistance commutable (8), la commutation de la résistance (8) en service ou hors service étant faite manuellement ou pouvant être commandée par un organe de commande (10), les mesures permettant de définir un système de deux équations représentant les deux états de commutation.

3) Système de mesures d'impédance d'une prise de terre, mettant en oeuvre le procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que, à la source de courant impulsionnelle (12) est, associé un organe de commande (10) y commandant les opérations de commutation d'état, la source de courant impulsionnelle (12) comprenant une source de courant continue (VTHT) destinée à charger, dans un premier état, une capacité (C), un interrupteur haute tension (U3) destiné à décharger, dans un second état, la capacité (C) vers le primaire (9) du transformateur (4) par l'intermédiaire d'une résistance constituant la résistance interne (R1) de la source de courant impulsionnelle (12) et d'une ligne coaxiale (11).

4) Système suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le transformateur est un transformateur à noyau ouvrable dont le noyau, à l'état de fonctionnement, est refermé sur une ligne reliée à la prise de terre.

5) Système suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la résistance (R1) est montée en série sur l'âme de la ligne coaxiale (11).

6) Système suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la capacité (C) est une capacité 'cylindrique haute tension à structure coaxiale dont l'armature isolée est alignée et reliée directement à la première borne de l'interrupteur haute tension (U3) dont la seconde borne est également alignée, et reliée à la ligne coaxiale (11), le montage de la capacité (C) jusqu'à la ligne coaxiale (11) étant réalisé en ligne pour optimiser inductance et résistivité.

7) Système suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la ligne coaxiale (11) est, entre l'interrupteur haute tension (U3) et le primaire du transformateur (9) constituée de trois tronçons montés en série, le premier tronçon (40) étant connecté en amont par un connecteur coaxial (18) à la seconde borne de l'interrupteur (U3), le second tronçon (41) étant constitué par un manchon coaxial contenant une résistance (R1), et le troisième tronçon (42) étant connecté en aval par un connecteur (51) au primaire (9) du transformateur (4).

8) Système suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le connecteur coaxial (18), entre l'interrupteur haute tension (U3) et la ligne coaxiale (11), est formé d'une embase (19) sur laquelle s'adapte une fiche (20), l'embase (19) étant un corps cylindrique qui comprend, de l'intérieur vers l'extérieur, un conducteur. central (21) dont l'extrémité libre (22) se visse directement dans la seconde borne de l'interrupteur haute tension (U3) et dont l'autre extrémité forme une virole (23) destinée à recevoir la broche (24) de la fiche (20), d'un isolant cylindrique (25) qui recouvre la longueur du conducteur central (21), à part son extrémité libre, une douille conductrice (26) partiellement autour de l'isolant, la fiche (20) étant constituée d'un corps isolant cylindrique creux (36), le creux (36) comportant une portion de grand diamètre suivie d'une portion de petit diamètre, dans lequel se fixe la broche (38), et d'une autre portion de grand diamètre dans l'axe de laquelle est soudée l'âme de la ligne coaxiale (11), et d'un cylindre coaxial métallique (33) entourant le corps isolant sur un bout duquel se visse un écrou métallique (32) écrasant la tresse du coaxial (11).

9) Système suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la douille (26) de l'embase (18) se compose d'une première partie (27) à surface externe lisse, d'une deuxième partie (28) filetée extérieurement et d'une bride (29) de plus grand diamètre filetée extérieurement.

10) Système suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le cylindre coaxial externe (33) de la fiche se termine à son autre bout par un épanouissement bloqué (34) par un écrou de liaison (31) que l'on visse sur la bride de la douille (26) de l'embase (19).

11) Système suivant une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le manchon coaxial du second tronçon (41) comporte, de l'extérieur vers l'intérieur, un tube cylindrique métallique (43), un premier tube isolant (44) adjacent à la surface interne du tube cylindrique métallique (43), un second tube isolant (45) dans lequel est enfilé, à chaque bout, un tube court isolant (46) contenant l'extrémité correspondante de la résistance (R1) et le connecteur classique à clips auquel est connectée l'extrémité correspondante de l'âme du coaxial (11), l'espace compris entre les premier et second tubes isolants (44, 45) étant obturé transversalement à chaque extrémité par une première couronne isolante (47), par une seconde couronne métallique (49) et par une plaque métallique trouée (50) isolée de l'âme du coaxial (11), la seconde couronne métallique (49) étant reliée galvaniquement au tube métallique cylindrique (43) et à la plaque métallique trouée (50).

12) Système suivant une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que le connecteur du troisième tronçon (42) comporte une fiche identique à la fiche ci-dessus et une embase réalisant une transition bifilaire coaxiale.