FR3015043A1 - Capteur uhf de decharges partielles integre dans les elements de raccordement d'un poste electrique haute tension isole au gaz - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un capteur (2) d'ondes électromagnétiques à ultra haute fréquence, se propageant dans une cellule haute tension isolée au gaz (54), comprenant : - un substrat (4) souple et électriquement isolant comportant une première face (6) et une seconde face (8), ladite première face (6) étant recouverte par un premier élément électriquement conducteur (10), formant une antenne (12) apte à détecter des d'ondes électromagnétiques à ultra haute fréquence, - un support métallique (20) comprenant une face interne (18), contre laquelle ladite seconde face (8) peut être appliquée et une face externe (22) munie de moyens (24) formant connecteur électrique, - des moyens électriquement conducteurs (28) reliant l'antenne (12) aux moyens (24) formant connecteur électrique.

Description

CAPTEUR UHF DE DECHARGES PARTIELLES INTEGRE DANS LES ELEMENTS DE RACCORDEMENT D'UN POSTE ELECTRIQUE HAUTE TENSION ISOLE AU GAZ DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine technique des hautes tensions électriques, plus particulièrement, des capteurs de décharges électriques partielles se produisant dans un poste électrique haute tension isolé au gaz. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Comme illustré en figure 7, un matériel ou un poste 1 à haute tension électrique à isolation gazeuse, encore nommé ci-dessous poste à haute tension, comprend un conducteur électrique 160 sous haute tension, isolé de son environnement extérieur par une enveloppe de protection métallique 100 contenant un gaz 80 isolant. Le conducteur électrique 160 est maintenu à distance de l'enveloppe de protection métallique par l'intermédiaire d'un cône de support 130. Ce type de dispositif peut comporter des défauts dus à un mauvais montage, par exemple des effets de pointe par repoussage de métal, ou apparaissant lors de son utilisation, par exemple du fait de particules créées par des manoeuvres mécaniques ou par érosion de l'arc, ou bien par dégradation des contacts électriques résultant de vibrations mécaniques.

Pour détecter la présence de ce type de défauts, les postes à haute tension récents comportent des ouvertures, appelées également piquage, 180 réalisées dans l'enveloppe de protection métallique 100 lors de leur fabrication. Les ouvertures 180 permettent de monter à demeure des capteurs 200 sur le poste à haute tension 1. Ces derniers sont reliés à des moyens de détection 170 qui permettent l'identification finale des défauts.

La surveillance de la tenue des composants diélectriques d'un poste électrique haute tension isolé au gaz, se fait principalement en utilisant « la méthode UHF ». Cette méthode consiste à détecter la présence d'ondes électromagnétiques à ultra haute fréquence (UHF), générées par des décharges électriques partielles émise du fait des défauts présents à l'intérieur du poste à haute tension. Les ondes électromagnétiques se propagent dans le volume délimité par le conducteur électrique 160 sous haute tension, et l'enveloppe de protection métallique 100. La détection de ces ondes électromagnétiques permet donc de caractériser l'état des éléments diélectriques présents à l'intérieur d'une ou plusieurs cellules électriques hautes tensions isolées au gaz, également nommée, par la suite, cellule haute tension (voir document W02010/146086A1), composant un poste électrique haute tension. Pour que la détection d'un défaut soit faite avec suffisamment de sensibilité, un nombre 30 important de capteurs, formant antennes, doit être installé, de sorte qu'un défaut apparaissant entre deux capteurs puisse être détecté par au moins l'un d'entre eux avec un niveau de signal dépassant celui du bruit de fond. Or, pour permettre l'introduction de l'antenne d'un capteur dans la cellule haute tension, le capteur doit être fixé par une technique, dite de piquage, qui nécessite l'utilisation d'éléments spécifiques ne permettant pas forcément un positionnement optimum en termes de distance entre deux antennes dans la cellule haute tension. En particulier, cette technique de piquage ne permet pas de placer une antenne au plus près des éléments générant les ondes électromagnétiques UHF que l'on souhaite détecter. Or les défauts dans les cônes support 30, sous la forme « cavité » dans l'isolant ou à la surface du cône support (sous la forme d'une particule adhérente à la surface), sont généralement plus difficiles à détecter si le capteur est éloigné de ce dernier, en particulier du fait du faible niveau du signal qu'ils procurent ou de son atténuation.

Cette technique de piquage est donc très délicate et coûteuse à mettre en oeuvre. Des capteurs appliqués par cette technique n'auront donc pas une sensibilité optimale pour la détection des défauts, notamment dans les cônes 25 support. Afin de réduire les coûts liés à l'utilisation de la technique mentionnée ci-dessus, des capteurs d'ondes électromagnétiques UHF ont été développés de manière à pouvoir être intégrés dans des 30 postes électriques hautes tensions sans étape de piquage. Ces capteurs sont composés d'une antenne de type monopole ou dipôle, supportée par un isolateur électrique fixé dans le fond d'un boîtier métallique. Le boîtier métallique comporte une ouverture en vis-à-vis de son fond, destinée à être fixée sur une 5 ouverture standard présente dans la parois d'une cellule haute tension composant un poste électrique (voir par exemple les documents US 4,617,513 et EP0730160A2). Or, les ouvertures standards présentes dans une cellule haute tension ne sont pas 10 nécessairement situées au plus près des éléments diélectriques présents dans la cellule. De ce fait, l'antenne de ce type de capteur n'est pas nécessairement au contact ou à proximité d'un élément diélectrique. 15 La présente demande vise à proposer un dispositif de détection, d'ondes électromagnétiques à ultra haute fréquence (UHF) se propageant dans des éléments diélectriques présents dans des postes électriques haute tension isolés au gaz d'utilisation 20 plus aisée, de sensibilité améliorée pour un coût moindre d'utilisation. EXPOSÉ DE L'INVENTION Pour résoudre les problèmes techniques mentionnés ci-dessus, la présente demande porte sur un 25 capteur d'ondes électromagnétiques à ultra-haute fréquence, se propageant dans une cellule haute tension isolée au gaz, comprenant : - un substrat électriquement isolant comportant une première face et une seconde face, 30 ladite première face étant recouverte par un premier élément électriquement conducteur, formant une antenne apte à détecter des ondes électromagnétiques à ultra haute fréquence, - un support métallique comprenant une face interne, contre laquelle ladite seconde face peut être appliquée et une face externe munie de moyens formant connecteur électrique, - des moyens électriquement conducteurs reliant l'antenne aux moyens formant connecteur 10 électrique. Le terme « ultra haute fréquence » définit les fréquences par exemple comprises entre 100 MHz à 3000 MHz. Un avantage d'un capteur selon l'invention 15 est qu'il peut être installé juste au droit d'un cône support d'un appareillage ou d'une cellule en vue d'une utilisation sous haute tension électrique. La face interne du support métallique peut présenter une courbure. Cette courbure peut être 20 choisie ou adaptée pour permettre à la première face du substrat d'être parallèle ou sensiblement parallèle à la surface extérieure latérale de la base d'un cône support de barre(s), appartenant à une cellule haute tension isolée au gaz. Le rayon de courbure de cette 25 surface extérieure latérale peut en général varier entre 140mm et 500 mm. Un substrat souple peut être appliqué contre cette face interne courbée. Une seconde face du substrat, opposée à la 30 première face, peut être recouverte par un deuxième élément électriquement conducteur, formant un plan de masse. Dans un dispositif selon l'invention, un substrat électriquement isolant peut, par exemple, être un film de polyimide (KAPTON) ou un film polyetherethercétone (PEEK) ou un film en polyester ou un epoxy mince. Le premier et/ou l'éventuel second élément conducteur peu(ven)t être à base de cuivre ou d'argent.

Le premier électriquement conducteur peut être recouvert par une couche de protection, le protégeant des agressions mécaniques et/ou chimiques. Cette couche de protection peut être par exemple à base de film de polyimide, de vernis acrylique ou polyuréthane ou silicone. Un tel capteur peut être muni de moyens d'étanchéité, par exemple disposés dans un corps des moyens formant connecteur ou entre ces moyens formant étanchéité et une surface dudit support métallique.

La présente demande concerne également un support ou un anneau ou une bride comportant une surface interne et une surface externe, au moins un logement dans lequel peut être positionné au moins un capteur d'ondes électromagnétiques à ultra haute fréquence tel que décrit ci-dessus. L'antenne de ce capteur peut affleurer ladite surface interne dudit anneau, ou être à distance de cette surface, lorsque le capteur est positionné dans ledit logement.

Une face interne de cet anneau peut être une face faisant face au centre de l'anneau. Cette face interne est de préférence adaptée pour venir au contact de, ou en regard de, la surface périphérique latérale extérieure des moyens de maintien non conducteurs d'une cellule d'une installation fonctionnant sous haute tension électrique. Une face externe de cet anneau peut être une face autre que la face interne, par exemple, une face opposée à la face interne. Un tel anneau peut comporter une seconde 10 ouverture reliant ledit logement à une surface externe du support ou de la bride. Cette seconde ouverture est de préférence conçue, en particulier en ce qui concerne ses dimensions, pour permettre la connexion d'un câble de 15 mesure aux moyens formant connecteur électrique du capteur. Un tel anneau peut comporter en outre une collerette interne, présentant une face sensiblement perpendiculaire à ladite surface interne. 20 Un tel anneau peut avoir une forme circulaire. Cet anneau peut comporter plusieurs logements, chaque logement comprenant ou étant apte à comprendre un capteur selon l'invention. Chaque capteur 25 est positionné dans un de ces logements de manière à ce que l'antenne affleure la face interne de la bride ou soit à distance de cette surface interne. Le champ électromagnétique n'étant pas homogène sur toute la circonférence de l'anneau en raison de la différence 30 qui existe entre les différents modes de propagation des ondes électromagnétiques, un arrangement de 3 capteurs avec une distance de séparation correspondant à 120 ° permet d'augmenter la sensibilité globale. Il est possible de disposer un circuit d'adaptation d'impédance en sortie d'un ou plusieurs différents capteurs, ce qui permet de limiter certaines pertes lors de la transmission du signal depuis le ou les capteurs correspondant(s). La présente invention concerne également un appareillage ou une cellule en vue d'une utilisation sous haute tension électrique comprenant au moins un élément conducteur isolé de l'environnement par l'intermédiaire d'une enveloppe métallique contenant un gaz isolant, l'élément conducteur étant maintenu à distance de l'enveloppe métallique par des moyens de maintien non conducteurs, au moins un capteur selon l'invention et tel que décrit ci-dessus, ou un anneau ou une bride ou un support selon l'invention et tel que décrit ci-dessus, dont chaque logement contient un capteur selon l'invention et tel que décrit ci-dessus, étant maintenu(e) contre, ou en regard de, la surface périphérique latérale extérieure desdits moyens de maintien non conducteurs. La présente invention concerne également un appareillage ou une cellule en vue d'une utilisation sous haute tension électrique comprenant au moins un élément conducteur isolé de l'environnement par l'intermédiaire d'une enveloppe métallique contenant un gaz isolant, l'élément conducteur étant maintenu à distance de l'enveloppe métallique par des moyens de maintien non conducteurs, un anneau ou une bride ou un support selon l'invention et tel que décrit ci-dessus, dont chaque logement contient un capteur selon l'invention et tel que décrit ci-dessus, étant maintenu(e) contre, ou en regard de, la surface périphérique latérale extérieure desdits moyens de maintien non conducteurs, ladite bride étant maintenue entre deux collerettes ou brides, chaque collerette ou bride étant reliée à une portion de l'enveloppe métallique. Des moyens d'étanchéité peuvent être prévus entre ledit anneau et l'enveloppe métallique ou les deux brides et/ou entre ledit anneau, les moyens de maintien non conducteurs et l'enveloppe métallique ou les deux brides. Au moins une partie des moyens de maintien peut, avant application d'au moins un capteur selon l'invention et tel que décrit ci-dessus, ou d'un anneau ou d'une bride ou d'un support selon l'invention et tel que décrit ci-dessus, être en contact direct avec l'environnement entourant le matériel sous haute tension électrique. Les moyens de maintien peuvent comporter une base dont au moins une partie est, après installation d'un anneau ou d'une bride ou d'un support tel que décrit ci-dessus, prise en étau entre la bride et l'une des collerettes. La présente invention concerne également un procédé de détection d'ondes, émises par des décharges telles que des décharges partielles, par exemple de haute tension électrique (la décharge partielle peut ne nécessiter que quelques kV pour apparaitre sur un appareil haute tension), dans un matériel sous haute tension électrique comprenant au moins un élément conducteur isolé de l'environnement par l'intermédiaire d'une enveloppe métallique contenant un gaz isolant, l'élément conducteur étant maintenu à distance de l'enveloppe métallique par des moyens de maintien non conducteurs, procédé dans lequel : - on applique au moins un capteur selon l'invention et tel que décrit ci-dessus, ou un anneau ou une bride ou un support selon l'invention et tel que décrit ci-dessus, dont chaque logement contient un capteur selon l'invention et tel que décrit ci-dessus contre, ou en regard de, la surface périphérique latérale extérieure desdits moyens de maintien non conducteurs, - on connecte ledit dispositif de détection à des moyens de détection, - on détecte lesdites ondes émises par des décharges partielles. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres détails et caractéristiques de l'invention apparaîtront de la description qui va suivre, faite en regard des figures annexées suivantes. Les parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références de façon à faciliter le passage d'une figure à une autre. Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. Les repères indiqués sur les figures sont orthogonaux.

Les figures lA et 1B représentent des vues en perspective d'un substrat électriquement isolant comprenant une antenne sur une première face et un plan de masse sur une seconde face.

Les figures 2A à 2C représentent des vues en perspective d'un capteur selon l'invention, avec surface extérieure concave ou plane. La figure 2D est une vue de côté d'un capteur selon l'invention, avec surface extérieure plane et des moyens d'étanchéité. Les figures 3A - 3D représentent des moyens de connexion électrique d'un capteur selon l'invention et diverses formes d'antennes possibles, en double spirale logarithmique (figure 3C), ou en « noeud de papillon » (figure 3D). La figure 4A représente une vue en coupe d'une partie d'une bride ou d'un anneau comprenant un capteur selon l'invention. Les figures 4B et 4C représentent des vues en perspective d'une partie d'une bride ou d'un anneau comprenant un capteur selon l'invention. La figure 4D est une vue de côté d'une partie d'une bride ou d'un anneau comportant un capteur selon l'invention.

Les figures 5A et 5B représentent des vues en perspective d'un poste électrique haute tension comprenant plusieurs cellules hautes tensions isolées au gaz. Les figures 6A et 6B représentent des 30 coupes transversales d'une bride selon l'invention prise en étau entre deux cellules hautes tensions isolées au gaz. La figure 7 représente un matériel sous haute tension électrique comportant un capteur intégré de décharges partielles électriques. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS L'invention vise à proposer un dispositif de détection, ou un capteur, d'ondes électromagnétiques à ultra haute fréquence (UHF) se propageant dans des postes électriques haute tension isolés au gaz, de mise en oeuvre plus aisée que les techniques connues et de sensibilité améliorée. L'invention vise également à proposer un dispositif permettant d'appliquer ce capteur, pour un coût moindre, à des postes électriques hautes tensions isolés au gaz. Un exemple de réalisation d'un capteur selon l'invention et d'un dispositif permettant son intégration dans une cellule haute tension sont exposés ci-dessous. Chaque exemple est accompagné de plusieurs variantes pouvant être combinées entre elles pour former d'autres modes de réalisation. Selon un exemple de réalisation de l'invention, illustré en figure 1A, un capteur 2 d'ondes électromagnétiques à ultra haute fréquence (UHF) comprend un substrat 4 électriquement isolant, comprenant une première face 6 et une seconde face 8. Le substrat peut être par exemple un film de polyimide (KAPTON) ou un film polyether- ethercétone (PEEK) ou un film polyester ou un epoxy mince. Ce substrat 4 peut être souple, ou pas. La largeur 1 (mesurée suivant l'axe Ok) du substrat 4 est, par exemple, comprise entre 20mm et 70mm et sa longueur L (mesurée suivant l'axe Oj) est, par exemple, comprise entre 100mm et 200mm. Lorsque ce substrat 4 présente une souplesse, il s'agit au moins d'une souplesse selon l'axe Oj, permettant au substrat d'être courbé selon sa longueur L, pour être appliqué contre une surface concave, telle que la surface 18 de la figure 2A. Que le substrat soit souple ou pas, un premier élément électriquement conducteur 10 est réalisé sur sa première face 6. Ce premier élément électriquement conducteur 10 permet de détecter des ondes électromagnétiques à ultra haute fréquence (UHF). En d'autres termes, la première face 6, plane et rigide, ou initialement plane (avant d'être incurvée dans le cas où le support est souple), comporte une antenne 12 formée par le premier élément électriquement conducteur 10. Ce dernier est par exemple en cuivre. Il peut avoir une épaisseur comprise entre 30 pm et 70 pm. Comme on le voit en figure 1B, la seconde face 8 du substrat 4 peut être recouverte ou métallisée par un deuxième élément électriquement conducteur 14, formant un plan de masse 16. L'épaisseur de ce deuxième élément conducteur est par exemple comprise 30 pm et 70 pm. Mais la présence de ce plan de masse n'est pas toujours nécessaire, en particulier si le capteur est destiné à être assemblé avec une surface métallique, par exemple une surface de la pièce support 20 qui est décrite plus loin, cette surface assurant un plan de masse à l'arrière de l'antenne. Il est possible d'encapsuler la partie active de l'antenne dans une coque à la masse pour 5 bloquer les ondes UHF extérieures au capteur et venant de l'extérieur, et ne pas les détecter. Ainsi seules les ondes venant de l'intérieur du poste, par exemple celles traversant le cône, sont vues par l'antenne. Mais, en général, l'encapsulation par rapport aux ondes 10 extérieures sera obtenue par l'environnement dans lequel le capteur sera intégré, par exemple par la bride 34 dans laquelle le capteur peut être inséré, et éventuellement par des brides métalliques 58, 58' comme expliqué ci-dessous. 15 La seconde face 8 du substrat 4, ou l'éventuel plan de masse 16, peut venir physiquement au contact d'une face interne 18, 18a, appartenant à un support (ou encore sabot ou patin), métallique 20, 20a (figures 2A, 2B et 2C). 20 Lorsque cette face interne 18 est de forme concave (cas des figures 2A et 2B), elle permet de disposer le substrat 4, qui, comme expliqué ci-dessus, présente alors la souplesse souhaitée, avec un rayon de courbure souhaité. La courbure de la face interne 18 du 25 support 20 est avantageusement choisie de manière à permettre à l'antenne 12 d'être en contact, comme expliqué ci-dessous, avec un élément diélectrique ou isolant, appartenant à une cellule haute tension, plus précisément avec la surface latérale extérieure 59 d'un 30 cône 56 de support de barres (figure 5B et 6A, 6B), ou, si il n'y a pas de contact direct, de suivre cette surface latérale extérieure 59 de manière sensiblement parallèle à celle-ci. La figure 2C représente le cas d'une face interne 18a plane d'un support métallique 20a, destinée à recevoir un capteur, en particulier dans le cas où le substrat 6 n'a pas la souplesse souhaitée ou est rigide. D'une manière générale, le substrat 4 peut être assemblé avec le support 20, 20a par une couche de collage. En variante, ou en complément éventuel du collage, et comme illustré sur les figures 2A - 2C, les références 222, 224 désignent d'éventuels trous lisses, qui peuvent être réalisés dans le support 20, 20a ; ces trous permettent d'accueillir des vis de fixation du substrat 4, lequel est lui-même traversé par des trous correspondants 226, 228. Par exemple, le substrat 4 est fixé d'abord par collage, puis l'ensemble est fixé par vis sur la bride.

Dans tous les cas, le support métallique 20, 20a comporte une face externe 22, opposée à la face interne 18, 18a. Cette face externe peut être munie d'un connecteur électrique 24, par exemple un connecteur de type N de chez Amphenol, ou encore de chez Radiall. De préférence, ce connecteur comporte en outre des moyens permettant d'assurer une étanchéité, par exemple des moyens, tels qu'une gorge, pour accueillir un joint 27. Ou encore, un espace peut être prévu entre une partie du connecteur 24 et le support métallique 20a, pour accueillir un tel joint d'étanchéité. Un exemple de cette réalisation est donné en figure 2D, où est représenté le support métallique 20, un connecteur 24, une gorge 25 étant prévue dans le corps de ce dernier, ou entre ce dernier et la face 22, pour y insérer un joint 27, par exemple un joint torique. Un câble de mesure 26 peut éventuellement être connecté au connecteur électrique 24 (figure 3A), afin de transmettre un signal électrique à un dispositif de mesure et/ou d'acquisition de données non représenté sur les figures. L'antenne 12 est connectée électriquement à un point chaud du connecteur électrique 24 par l'intermédiaire d'une piste électriquement conductrice 28 qui traverse le support 20, 20a au moins en partie, de préférence de la première à la seconde face du substrat 4 (figure 3B). Cette piste électriquement conductrice permet à un signal électrique d'être transmis de l'antenne 12 au connecteur électrique 24.

Elle est isolée électriquement de l'éventuel plan de masse 16 et du support métallique 20, 20a par l'intermédiaire d'un élément électriquement isolant non représenté sur les figures. A présent, plusieurs autres aspects du capteur 2 sont décrits. Selon un aspect, l'antenne 12 peut être un monopole, sous forme par exemple d'un disque, ou un dipôle dont la forme est celle d'un «noeud de papillon » (ou géométrie « bow-tie », représentée en figure 3C), 30 ou bien être en forme de double spirale ou de double spirale logarithmique (représentée en figure 3D).

La géométrie « Bow Tie » est la mieux adaptée pour la gamme de fréquence UHF concernée ici. Elle permet de couvrir cette gamme avec une géométrie de capteur plus compact que la spirale.

Selon un autre aspect, un film, par exemple un film de polyimide, ou de vernis acrylique ou de polyuréthane ou silicone 30 peut recouvrir l'antenne 12, qui est ainsi protégé contre les agressions mécaniques et/ou chimiques, notamment lors de la manipulation du capteur. Ce film est représenté en traits interrompus sur la figure 1A. Selon encore un autre aspect, lorsque l'antenne 12 est formée par un dipôle, un circuit de type « balun » peut être connecté électriquement entre l'antenne et le connecteur électrique 24. Un circuit de type « balun » (ou « Balance - Unbalance ») permet de faire l'interface entre une structure symétrique d'antenne et la structure asymétrique du connecteur électrique 24, en limitant les pertes. Eventuellement, le circuit de type « balun » peut comporter des composants électriques de type passif qui sont soudés au premier élément électriquement conducteur 10. A présent est décrit un exemple de 25 réalisation d'un dispositif permettant l'intégration d'un des capteurs mentionnés ci-dessus en vue d'une application à une cellule haute tension isolée au gaz. Ce dispositif peut avoir, selon une réalisation, la forme d'un 2ème support métallique 34, 30 plus particulièrement la forme circulaire d'un anneau ou d'une bride (figure 4A). Cet anneau métallique peut être en un matériau à faible résistance électrique, de préférence comme les autres éléments d'une enveloppe de protection métallique d'un poste ou d'une cellule à haute tension. Il assure alors la fonction de transfert du courant de retour de l'enveloppe. Un exemple de matériau métallique utilisable est l'aluminium. Cet anneau 34 comporte une face interne 38 et une face externe 40 formant deux contours circulaires fermés qui sont séparés par l'épaisseur de l'anneau. Le diamètre du contour fermé formé par la face externe 40 est donc plus grand que celui du contour fermé formé par la face interne 38. La face interne 38 fait face à la zone dans laquelle sera disposé l'objet sur lequel une mesure sera réalisée. Au moins une partie de cette face interne pourra venir en contact avec une surface de cet objet ou venir en regard de celle-ci. La face interne 38 fait face au centre de l'anneau métallique 34. La face externe 40 est orientée vers l'extérieur du support (figure 4C). Un tel support peut comporter un logement 32, pour recevoir un capteur 2 du type déjà décrit ci-dessus, monté sur son ler support 20, 20a. Selon un ler exemple, ce logement 32 peut comporter une première ouverture 36, réalisée à partir de la face interne 38 du support 34. Cette première ouverture 36 est de dimensions suffisantes pour permettre l'introduction du support 20 dans le logement 32 et son maintien dans le support 34, de sorte que l'antenne 12 affleure la face interne 38, comme illustré en figure 4B. C'est notamment le cas lorsque le support 4 de l'antenne 12 est souple et est monté sur un support 20 présentant une concavité (figures 2A et 2B). Le logement 32 peut comporter une seconde ouverture 42 (figure 4A), qui débouche d'une part en face externe 40 du support et, d'autre part, dans la première ouverture 36. Les dimensions de la seconde ouverture 42 sont choisies de manière à permettre le passage du connecteur électrique 24 et la connexion d'un câble de mesure 26 à ce connecteur. Autrement dit, selon ce ler exemple, le logement 32 comporte deux ouvertures de dimensions différentes, de manière à former une première marche 44 entre la première et la seconde ouverture, de sorte que la face externe 22 du ler support métallique 20 peut venir en contact avec la face interne de la marche 44. Dans cette réalisation, le capteur et son support 20 sont insérés dans l'ouverture 36 réalisée à partir de la surface interne de l'anneau métallique. Ce dernier peut être muni de trous taraudés filetés qui vont prolonger les trous 222, 226 et permettre de maintenir le support 20 par des moyens de vissage. En variante de la fixation par visage, ou en complément de celle-ci, il peut y avoir collage du support 20 contre le support 34. Dans cet exemple, le capteur est introduit dans l'anneau 34 à partir de l'intérieur de celui-ci. On retrouve, sur la figure 4A, les trous lisses 222, 226, ainsi que le joint d'étanchéité 27, déjà décrits ci-dessus. On voit que ce dernier assure une étanchéité lorsque l'ensemble du capteur est positionné dans les ouvertures 36, 42. Un 2ème exemple est adapté au montage d'un support d'antenne peu souple ou rigide, ce support présentant une surface 18a plane (comme en figure 2C). Ce 2ème exemple est représenté en figure 4D. Le logement 32 comporte une première ouverture 42a, réalisée à partir de la face externe 40 du support 34 et de dimensions suffisantes pour permettre l'introduction du capteur dans le logement 42a, à partir de l'extérieur de l'anneau, et son maintien dans le support 34, de sorte que l'antenne 12 soit tournée vers le centre de l'anneau 34 comme illustré en figure 4D. Le logement 32a comporte une seconde ouverture 36a débouchant de la face interne 38 du support. Les dimensions de cette seconde ouverture 36a sont de préférence choisies de manière à ce que toute l'antenne 12 soit en regard de la surface de l'objet examiné, disposé à l'intérieur de l'anneau.

Autrement dit, selon une réalisation, le logement 32a comporte deux ouvertures de dimensions différentes, de manière à former une marche 44a entre la première et la seconde ouverture, de sorte que la surface 6 du support 4 ou la surface 18a du support 20a peut venir en contact avec cette marche 44a. Celle-ci peut être munie de trous taraudés 222a, 226a qui vont permettre de maintenir le support 20a par des moyens de vissage, en coopération avec les trous 222, 226 du support 20a. En variante il peut y avoir collage du support 20a plutôt que fixation par vissage.

Selon un exemple de réalisation, le support 34 comporte n (n>l, par exemple n=3) logements, par exemple identiques, chacun étant apte à recevoir un capteur tel que le capteur 2 et son ler support 20, 20a, de la manière décrite ci-dessus. Pour n = 3 logements ceux-ci sont disposés de manière à ce que les capteurs soient espacés selon des angles d'environ 120° le long de la surface interne du support.

Dans le cas de l'utilisation de plusieurs capteurs, il est possible de disposer un circuit d'adaptation d'impédance en sortie des différents capteurs, ce qui permet de limiter certaines pertes. Comme montré en figure 4B (qui ne 15 représente, comme la figure 4C qu'une partie de l'anneau 40), le support 34 peut en outre présenter une portion 60 ou collerette qui dépasse de la surface 38, s'étend sensiblement perpendiculairement à celle-ci, et qui va pouvoir constituer une surface d'appui, comme 20 expliqué ci-dessous selon un exemple d'application. Un dispositif tel que décrit ci-dessus peut être utilisé pour détecter des décharges électriques partielles se produisant dans un poste électrique à haute tension isolé au gaz 50, comprenant une ou 25 plusieurs barres 52 sous haute tension électrique (figure 5A). Les barres sont isolées électriquement de l'environnement extérieur par une enveloppe de protection métallique 54, également appelée blindé. Plusieurs enveloppes peuvent être connectées ensemble 30 de façon étanche de manière à contenir un gaz électriquement isolant de type SF6. Les cellules hautes tensions 54 sont reliées à la terre. Les barres 52 sont maintenues à distance des parois internes des cellules hautes tensions par l'intermédiaire de cônes de support de barres 56. Les cônes de support de barres sont diélectriques ou électriquement isolants, ils sont formés à partir d'une résine comprenant de l'époxy et de l'alumine. Chacun est maintenu dans le poste à haute tension en étant pris en étau entre deux éléments composant l'enveloppe métallique.

Comme illustré en figure 5B, une portion de la base 57 d'un cône de support affleure l'enveloppe métallique entre deux éléments composant ladite enveloppe ou est accessible depuis l'extérieur de l'enveloppe. Un capteur 2 tel que décrit ci-dessus, éventuellement disposé dans un support 34 également tel que décrit ci-dessus (figure 5B), peut être positionné contre la surface latérale 59 de cette portion de la base 57 d'un cône de support de barre. La figure 6A représente, de manière plus détaillée, un support 34 tel que décrit ci-dessus (du type de la figure 4D, avec un ler support à face avant plate, comme en figure 2C), positionné entre deux cellules hautes tension 54-54', plus précisément sur un cône 56 dont une portion latérale est maintenue entre deux éléments (ou viroles) 54, 54' composant l'enveloppe métallique. Un capteur tel que déjà décrit ci-dessus, peut être positionné dans l'anneau métallique 34 de la manière déjà décrite ci-dessus, de manière à ce que son antenne 12 soit en regard de la surface périphérique latérale extérieure 59 du cône 56.

L'anneau métallique 34 peut présenter une portion 60 ou collerette (visible également en figure 4B) qui dépasse de la surface 38 et qui va pouvoir venir s'appuyer contre une surface d'extrémité 61 du cône 56, surface qui est sensiblement perpendiculaire à la surface périphérique latérale extérieure 59 du cône. L'anneau métallique 34 forme alors un collier, inséré entre des brides métalliques 58, 58', chacune d'elle étant reliée à l'enveloppe métallique extérieure 54, 54' correspondante. Chaque bride 58, 58' est dirigée selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'enveloppe métallique extérieure à laquelle elle est reliée. L'anneau métallique 34 vient s'appuyer contre la surface périphérique 59. Il peut être maintenu par des moyens de maintien entre les collerettes 58, 58', par exemple des vis, intégrées dans le support 34 et s'implantant par filetage dans les collerettes 58, 58'.

La surface interne 38 de l'anneau métallique 34 est au contact physique avec le cône de support de barre, de manière à permettre à une (ou plusieurs) antenne(s) 12, d'un (ou plusieurs) capteur(s) 2, présent(s) dans ce support, d'être également en contact avec ce cône. En fait, il peut n'y avoir pas vraiment de contact physique entre la surface 38 et le cône: il y a souvent, par construction, un jeu pour tenir compte de la tolérance des pièces. Ce faible jeu n'est pas perturbant pour la mesure. Il en va de même pour chaque capteur vis-à-vis de la surface du cône. La surface interne 38 de l'anneau métallique 34 est alors en regard de la surface périphérique 59 du cône 56 de support de barre, de manière à permettre à une (ou plusieurs) antenne(s) 12, d'un (ou plusieurs) capteur(s) 2, présent(s) dans ce support, d'être également en regard de, ou au contact avec, cette surface périphérique 59. L'extrémité 57 du cône de support de barres est donc entourée ou environnée par : - la face interne de l'anneau 34, comprenant au moins la première ouverture 36, telle que définie ci-dessus, - une face appartenant à la bride 58 d'une cellule haute tension, - et éventuellement par une autre face d'une portion 60 de l'anneau 34 (figures 4B et 5C). Un ou plusieurs joints 56a, 56b d'étanchéité peuvent être prévus entre la bride 58, 58' la surface 59 et la surface intérieure 38 de l'anneau 34.

Un ou plusieurs joints 55a, 55b d'étanchéité peuvent être prévus entre chaque bride 58, 58' et la surface latérale extérieure de l'anneau 34. L'ordre de montage d'un tel système peut être le suivant.

On met d'abord en place le cône 56 sur la virole 54, l'une de ses faces venant en appui contre une surface de la bride 58. Puis on met en place l'anneau 34 et on fixe celui-ci, par exemple par vissage, sur la bride 58. Enfin on procède à l'accouplement de la seconde virole 54', une face de la bride 58' venant en appui contre l'anneau 34.

L'ensemble 58, 34, 58' peut être maintenu par l'intermédiaire de vis traversantes. Une (ou plusieurs) antenne(s) 12 appartenant à un (ou plusieurs) capteur(s) 2 présent(s) dans l'anneau 34 peuvent ainsi détecter les ondes électromagnétiques parcourant le matériau isolant du cône 56, présent dans la cellule haute tension. La détection est d'autant plus sensible si un défaut est situé dans la matière du cône 56 contre lequel le capteur 2 est positionné. La figure 6B représente une variante dans laquelle un support 34 du type de la figure 4A, avec un ler support à face avant concave, comme en figure 2A, positionné lui aussi entre deux cellules hautes tension, et là encore sur un cône 56 dont une portion latérale est maintenue entre deux éléments (ou viroles) 54, 54' composant l'enveloppe métallique. Une différence par rapport à la figure 6A est donc relative à la structure de l'anneau 34. Une autre différence concerne l'étanchéité, assurée également par le ou les joints 27 disposés dans le corps du connecteur 24 ou à la base de celui-ci. Dans les deux cas, l'anneau 34 contribue au maintien mécanique du cône 56 et à l'étanchéité de 25 l'ensemble. En fonctionnement, dans les 2 exemples des figures 6A et 6B, les brides 58, 58', les viroles 54, 54' sont à la masse. Et, du fait des contacts entre le support 34 et les brides 58, 58', il y a continuité 30 de masse électrique entre ces différentes pièces, qui peuvent ainsi bloquer les ondes UHF extérieures au capteur et venant de l'extérieur. Dans tous les cas, les capteurs, par l'intermédiaire des moyens 24 de connexion, peuvent être reliés à des moyens de détection 70 qui permettent l'identification finale des défauts. En conclusion, l'invention propose un capteur d'ondes électromagnétiques à ultra haute fréquence (UHF) se propageant dans des postes électriques hautes tensions isolés au gaz, ainsi qu'un support permettant l'application d'un (ou plusieurs) capteur(s) à ce type de poste, pour un coût moindre et une sensibilité de détection améliorée. Il n'est par exemple plus nécessaire de réaliser une étape de piquage, et les antennes des capteurs sont positionnées de façon optimale contre la cellule haute tension, c'est-à-dire, en contact direct avec un cône support de barres.20

Claims (17)

1. REVENDICATIONS1. Capteur (2) d'ondes électromagnétiques à ultra haute fréquence, se propageant dans une cellule haute tension isolée au gaz (54), comprenant : - un substrat (4) électriquement isolant comportant une première face (6) et une seconde face (8), ladite première face (6) étant recouverte par un premier élément électriquement conducteur (10), formant une antenne (12) apte à détecter des ondes électromagnétiques à ultra haute fréquence, - un support métallique (20) comprenant une face interne (18), contre laquelle ladite seconde face (8) peut être appliquée et une face externe (22) munie de moyens (24) formant connecteur électrique, - des moyens électriquement conducteurs (28) reliant l'antenne (12) aux moyens (24) formant connecteur électrique.
2. 2. Capteur selon la revendication 1, la face interne du support métallique (20) présentant une courbure.
3. 3. Capteur (2) selon la revendication 2, la courbure de la face interne (18) du support métallique (20) étant adaptée pour permettre à la première face (6) du substrat d'être parallèle ou sensiblement parallèle à la courbure de la surface extérieure latérale (59) de la base (57) d'un cône support de barres (56) d'une cellule haute tension (50) isolée au gaz.
4. 4. Capteur (2) d'ondes électromagnétiques à ultra haute fréquence selon l'une des revendications 1 à 3, le premier élément électriquement conducteur (10) étant recouvert par une couche de protection (30).
5. 5. Capteur (2) d'ondes électromagnétiques à ultra haute fréquence selon l'une des revendications 1 à 4, comportant en outre des moyens d'étanchéité (27).
6. 6. Capteur (2) d'ondes électromagnétiques à ultra haute fréquence selon la revendication précédente, lesdits moyens d'étanchéité (27) étant disposés dans un corps des moyens (24) formant connecteur ou entre ces moyens (24) formant connecteur et une surface (22) dudit support métallique (24).
7. 7. Anneau (34) comportant une surface interne (38) et une surface externe (40), au moins un 20 logement (32, 36a, 42, 42a) dans lequel peut être positionné au moins un capteur d'ondes électromagnétiques à ultra haute fréquence selon l'une des revendications 1 à 6. 25
8. 8. Anneau (34) selon la revendication 7, l'antenne (12) de ce capteur (2) affleurant ladite surface interne (38) dudit anneau (34) ou étant à distance de cette surface, lorsque le capteur est positionné dans ledit logement (32). 30
9. 9. Anneau (34) selon l'une des revendications 7 ou 8, une seconde ouverture (36a, 42) reliant ledit logement à la surface externe (40) ou interne (38) de la bride.
10. 10. Anneau (34) selon l'une des revendications 7 à 9, la seconde ouverture (42) permettant la connexion d'un câble de mesure (26) aux moyens (24) formant connecteur électrique du capteur (2).
11. 11. Anneau (34) selon l'une des revendications 7 à 10, comportant en outre une collerette interne (60), présentant une face sensiblement perpendiculaire à ladite surface interne (38).
12. 12. Anneau (34) selon l'une des revendications 7 à 11, comportant 3 logements (32) disposés sensiblement à 120° l'un de l'autre, pour positionner 3 capteur d'ondes électromagnétiques à ultra haute fréquence selon l'une des revendications 1 à 6.
13. 13. Appareillage ou cellule pour utilisation sous haute tension électrique (50), comprenant au moins un élément conducteur (52) isolé de l'environnement par l'intermédiaire d'une enveloppe métallique (54, 54') contenant un gaz isolant, l'élément conducteur étant maintenu à distance de l'enveloppe métallique par des moyens de maintien (56) non conducteurs, un anneau selon l'une des revendication 7 à 12, dont chaque logement contient un capteur selon l'une desrevendication 1 à 6, étant maintenu(e) contre, ou en regard de, la surface périphérique latérale extérieure (59) desdits moyens de maintien non conducteurs.
14. 14. Appareillage ou cellule pour utilisation sous haute tension électrique (50), comprenant au moins un élément conducteur (52) isolé de l'environnement par l'intermédiaire d'une enveloppe métallique (54, 54') contenant un gaz isolant, l'élément conducteur étant maintenu à distance de l'enveloppe métallique par des moyens de maintien (56) non conducteurs, un anneau selon l'une des revendication 7 à 12, dont chaque logement contient un capteur selon l'une des revendication 1 à 6, étant maintenu(e) contre, ou en regard de, la surface périphérique latérale extérieure (59) desdits moyens de maintien non conducteurs, ledit anneau étant maintenu entre deux brides (58, 58') dont chacune est reliée à une portion (54, 54') de l'enveloppe métallique.
15. 15. Appareillage ou cellule pour utilisation sous haute tension électrique (50), selon la revendication 14, les moyens de maintien (56) comprenant une base (57) dont au moins une partie est prise en étau entre une partie (60) de l'anneau (34) et l'une des brides (58,58').
16. 16. Appareillage ou cellule pour utilisation sous haute tension électrique (50), selon l'une des revendications 13 à 15, comportant en outre des moyens d'étanchéité (55a, 55b) entre ledit anneauet l'enveloppe métallique (54, 54') ou les deux brides (58, 58') et/ou des moyens d'étanchéité (56a, 56b) entre ledit anneau, les moyens de maintien (56) non conducteurs et l'enveloppe métallique (54, 54') ou les deux brides (58, 58')
17. 17. Procédé de détection d'ondes, émises par des décharges, par exemple de haute tension électrique, dans un appareillage ou une cellule sous haute tension électrique (50), comprenant au moins un élément conducteur (52) isolé de l'environnement par l'intermédiaire d'une enveloppe métallique (54, 54') contenant un gaz isolant, l'élément conducteur étant maintenu à distance de l'enveloppe métallique par des moyens de maintien (56) non conducteurs, dans lequel : - on applique au moins un capteur selon l'une des revendication 1 à 6 ou un anneau selon l'une des revendication 7 à 16, dont chaque logement contient un capteur selon l'une des revendications 1 à 6, contre, ou en regard de, la surface périphérique latérale extérieure (59) desdits moyens de maintien non conducteurs, - on connecte ledit dispositif de détection à des moyens (70) de détection, - on détecte lesdites ondes émises par au moins une décharge.