WO2014064000A1 - Circuit de test de disjoncteur haute tension a courant continu - Google Patents

Circuit de test de disjoncteur haute tension a courant continu Download PDF

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WO2014064000A1
WO2014064000A1 PCT/EP2013/071811 EP2013071811W WO2014064000A1 WO 2014064000 A1 WO2014064000 A1 WO 2014064000A1 EP 2013071811 W EP2013071811 W EP 2013071811W WO 2014064000 A1 WO2014064000 A1 WO 2014064000A1
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circuit breaker
circuit
current
voltage
test
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Application number
PCT/EP2013/071811
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Wolfgang Grieshaber
Dieter Vondereck
Laurent NICOLETTI
Jean-Pierre Dupraz
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Alstom Technology Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3271—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
    • G01R31/3272—Apparatus, systems or circuits therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/333—Testing of the switching capacity of high-voltage circuit-breakers ; Testing of breaking capacity or related variables, e.g. post arc current or transient recovery voltage
    • G01R31/3333—Apparatus, systems or circuits therefor

Definitions

  • the present invention relates to a high voltage DC circuit breaker test circuit.
  • the test consists in verifying that the circuit-breaker succeeds in an electrical break in case of overcurrent without taking advantage of a current zero crossing which would take place naturally under the action of the source of the circuit without the contribution of the DC circuit-breaker.
  • a break is successful when the current is canceled through the circuit breaker, because of the DC circuit breaker, and the latter holds the voltage. If these two conditions are not met, the power continues to flow or recovers and the breaker fails the test.
  • a DC circuit breaker 1 can be modeled by an ideal circuit-breaker 11 in parallel with a surge arrester 12.
  • the ideal circuit-breaker 11 has a very low impedance and an infinite power of breaking current while the surge arrester 12 has a transition voltage greater than the mains voltage, so that when a current passes through it, it opposes a voltage higher than that of the mains sources.
  • the operation of a circuit breaker is as follows. Before cutoff, the ideal circuit breaker 11 is closed and is traversed by a current. To achieve a switching off, the circuit breaker receives from the outside an order to open the ideal circuit breaker 11 so that the ideal circuit breaker 11 switches the current in the surge arrester 12. The surge arrester 12 then opposes a voltage greater than that of the sources of the network thus forcing the current to decrease as the magnetic energy contained in inductances of the network decreases. When the energy has been completely absorbed, the current is zero and the voltage decreases at the rated voltage of the network.
  • a test aims at reproducing the behavior of the sources and the current in case of appearance of fault, to check the behavior of the circuit - breaker.
  • Test circuits for AC high voltage circuit breakers are known, for example from US Pat. No. 6,703,839.
  • the current regularly passes through zero.
  • the circuit breaker thus performs its break at the time of such a zero crossing of the current, then holds the recovery voltage that follows immediately. In other words, the zero crossing of the current precedes the appearance of the recovery voltage across the circuit breaker.
  • the operation of a circuit breaker Since alternating current is different from that of a DC circuit breaker, an AC circuit breaker test circuit can not be validly used to test a DC circuit breaker.
  • the zero crossing of the current precedes the appearance of the recovery voltage across the circuit breaker.
  • WO 02/067003 relates to a DC high voltage thyristor module test circuit. Again, the zero crossing of the current precedes the appearance of the recovery voltage across the module.
  • the invention aims to solve the problems of the prior art by providing a DC circuit breaker test circuit, characterized in that it comprises at least one voltage source, at least one interleaver, an inductor with parallel means short circuit, in series with the voltage source, and a connection point adapted to be connected to a DC circuit breaker to be tested and in that it is able to supply the current circuit breaker continuous a current having a first value corresponding to that of a normal operating current and a second value greater than the first, corresponding to that of an overcurrent.
  • the circuit breaker is tested not only for its resistance to the transient interruption voltage, but also for its ability to generate a current zero crossing. Indeed, for a DC circuit breaker, it is these two conditions that must be met for the test to be successful.
  • test circuit according to the invention use only relatively inexpensive and easily available components or equipment, in particular because they are for the most part also used for circuit breaker tests. alternating current.
  • the test circuit is capable of supplying a current whose second value is reached according to a high slope with respect to the slope with which the current reaches the first value.
  • the current that is provided by the test circuit has a peak that makes it possible to test the operation of the circuit breaker to be tested.
  • the DC circuit breaker test circuit comprises an auxiliary circuit breaker in series with the circuit breaker to be tested.
  • the function of the auxiliary circuit-breaker is to protect the installation and the circuit-breaker to be tested in the event of the circuit breaker being switched off without intervening in the test itself.
  • the short circuit means is used to display the second value of the current, and in particular a current peak which has a steep slope from the instant of closure of the short circuit.
  • the voltage source is a phase of an alternator.
  • the voltage source is a precharged capacitor bank.
  • this embodiment uses only one voltage source.
  • the DC circuit breaker test circuit comprises in parallel:
  • a branch having a latch and a series impedance.
  • the low frequency source may be an alternator and the high frequency source may be a precharged capacitor bank.
  • the DC circuit breaker test circuit comprises a three-phase voltage source whose phase is grounded, and each of the other two phases is connected to a respective one of two parallel branches each comprising a latch, an inductor and an AC circuit breaker, the two branches being connected to the connection point of the circuit breaker to be tested.
  • This exemplary embodiment uses only one voltage source.
  • the DC circuit breaker test circuit comprises a three-phase voltage source whose neutral point is grounded, and each of two phases is connected to a respective one of two parallel branches. each comprising a latch, an inductor and an ac circuit breaker, the two branches being connected to the connection point of the circuit breaker to be tested.
  • the DC circuit breaker test circuit comprises an inductance with series of short-circuit means, in parallel with an impedance itself in series with the voltage source.
  • This exemplary embodiment has advantages similar to those of the first embodiment.
  • FIG. 1 schematically represents a DC circuit breaker
  • FIG. 2 represents a first embodiment of a high-voltage DC circuit breaker test circuit according to the invention
  • FIGS. 3a, 3b and 3c show the evolution of the current in different cases of use of the test circuit according to the first embodiment of the invention
  • FIG. 4 represents a second embodiment of a high-voltage DC circuit breaker test circuit according to the invention
  • FIGS. 5a and 5b show the evolution of the current in different cases of use of the test circuit according to the second embodiment of the invention
  • FIG. 6 represents a third exemplary embodiment of a high-voltage DC circuit breaker test circuit
  • FIGS. 7a and 7b show the evolution of the current during use of the test circuit according to the third embodiment
  • FIG. 8 represents a fourth exemplary embodiment of a high-voltage DC circuit breaker test circuit
  • FIGS. 9a and 9b show the evolution of the current during use of the test circuit according to the fourth embodiment
  • FIG. 10 represents a fifth exemplary embodiment of a high-voltage DC circuit breaker test circuit
  • FIGS. 11a and 11b show the evolution of the current during use of the test circuit according to the fifth exemplary embodiment.
  • a high-voltage DC circuit breaker test circuit 1 comprises a voltage source 2 in the form of an alternator phase.
  • the voltage source 2 is a low frequency source whose neutral point or another phase is connected to the earth.
  • a terminal of the voltage source is connected to a terminal of a switch 3, which is for example a controlled spark gap, a circuit breaker, a vacuum interrupter or a plasma spark gap.
  • the other terminal of the trigger 3 is connected to a terminal of an impedance 4 composed of an inductor and a resistor.
  • the other terminal of the impedance 4 is connected to a terminal of an AC circuit breaker 5.
  • the role of the circuit breaker 5 is to protect the voltage source 2.
  • the other terminal of the circuit breaker 5 is connected to a common terminal of an impedance which is mainly an inductor 6 and a short-circuit means, or switch, 7, in parallel.
  • the short-circuit means 7 is for example a controlled spark gap, a circuit breaker, a vacuum interrupter or a plasma spark gap.
  • the other terminal of the impedance 6 and the short-circuit means 7 is connected to a terminal of an auxiliary circuit-breaker 8.
  • the auxiliary circuit-breaker 8 is an arc circuit breaker which has a role of protection of the installation and of the breaker to test.
  • Auxiliary circuit breaker 8 does not contribute to the cancellation of the current, because its current pulling power is only a few amperes and therefore low compared to the current to be cut which is of the order of several kilo-amps.
  • auxiliary circuit breaker 8 can be considered as redundant with the circuit breaker 5 for protecting the voltage source.
  • One of the two can be omitted or used as a second protection with an opening offset in time relative to the other.
  • auxiliary circuit breaker 8 is connected to a terminal of the DC high-voltage circuit breaker to be tested 1, the other terminal is connected to the ground.
  • the switch 3 is open, the circuit breakers 5 and 8 are closed, the short-circuit means 7 is open and the circuit breaker to be tested 1 is closed.
  • FIG. 3a shows the evolution of the current as a function of time when only one of the clocks 3 has been closed.
  • the short-circuit means 7 is closed on order so as to short-circuit the impedance 6. This creates a transient regime in which the current increases at the instant of closure of the short circuit with a high speed then has a peak and therefore has a higher amplitude than before the closing of the switch 7.
  • FIG. 3b represents the evolution of the current as a function of time when the switch 7 is closed before the voltage in the source changes sign.
  • FIG. 3c represents the evolution of the current as a function of time when the clutch 3 is closed a little less than half a period before the voltage peak, whereas the instant of closure of the short-circuit means 7 remains substantially the same. This produces a current oscillation that first becomes negative then positive. The switch 7 is closed while the current is positive, so as to short-circuit the inductor 6 and to generate a current peak.
  • the second value of the current is reached according to a high slope with respect to the slope with which the current reaches the first value.
  • Fig. 4 shows the second embodiment of the test circuit according to the present invention.
  • the voltage source is a bank of preloaded capacitors 20.
  • the remainder of the test circuit is identical to that of the first embodiment and comprises the same elements to which the same reference numerals have been assigned.
  • this test circuit also comprises a switch 3, an impedance 4, a circuit breaker 5, an impedance which is mainly an inductor 6 with a switch 7 in parallel and a circuit breaker 8. All these elements are connected in series between the source of voltage 20 and the DC high voltage circuit breaker to be tested 1.
  • the auxiliary circuit breaker 8 can be considered as redundant with the circuit breaker 5 for protecting the voltage source. It can therefore be omitted or still used as a second protection with an opening offset in time with respect to the circuit breaker 5.
  • the switch 3 is open, the circuit breakers 5 and 8 are closed, the short-circuit means 7 is open and the circuit breaker to be tested 1 is closed.
  • FIG. 5a shows the evolution of the current as a function of time when only the clutch 3 is closed.
  • the short-circuit means 7 is then closed in order to short-circuit the inductor 6. This creates a transient regime in which the current increases at the instant of closure of the short circuit with a high speed and then presents a peak and therefore has a higher amplitude than before the closing of the switch 7.
  • Figure 5b shows the evolution of the current as a function of time when the switch 7 is closed before the voltage in the source changes sign.
  • the second value of the current is reached according to a high slope with respect to the slope with which the current reaches the first value.
  • the current peak thus generated is able to test the cutoff by the circuit breaker to be tested 1.
  • FIG. 6 represents the third exemplary embodiment of a test circuit.
  • the test circuit comprises a first voltage source 30 called a low frequency source. This is for example a phase of an alternator. Components and a branch similar to those described in the first embodiment are then used (reference numerals 2 to 5 in FIG. 2).
  • the first voltage source is connected in parallel with a second voltage source 31.
  • the second voltage source 31 is for example a preloaded capacitor bank, configured as a high frequency source. Components and a connection similar to those described in the second embodiment are then used (reference numerals 20, 3, 4 and 5 in FIG. 4).
  • a surge arrester 32 is connected between the common terminal of the two voltage sources and the earth.
  • the surge arrester will limit the voltage to a value greater than the transient breaker voltage value of the DC circuit breaker without cutting or helping to cut off the power. Its only function is to protect the installation.
  • a latch 33 with an impedance 34 in series is connected to the common terminal of the two voltage sources 30 and 31 and the arrester 32.
  • the impedance 34 can be zero.
  • a terminal of a circuit breaker 35 is connected to the common terminal of the two voltage sources 30 and 31, the surge arrester 32, and the one of the latch 33.
  • the other terminal of the circuit breaker 35 is connected to the high-voltage DC circuit breaker 1 to test.
  • Figure 7a shows the evolution of the current as a function of time when only the first source 30 is switched on.
  • the second high frequency voltage source 31 is engaged around the current peak of the first source 30 or in the rising edge of the current of the first source.
  • a peak of current then occurs as shown in FIG. 7b.
  • This current peak is able to test the breaking by the circuit breaker in test 1.
  • the second value of the current is reached according to a high slope with respect to the slope with which the current reaches the first value.
  • a voltage source for example the low frequency source 30
  • the arrester 32 then protects the latter by limiting the voltage, without turning off the power.
  • the switch 33 is then closed to allow source protection circuit breakers integrated in the sources 30 and 31 to separately cut the current of the two sources. The duration of passage of the current in the arrester is thus reduced.
  • the instant of engagement of the second voltage source has no influence on the peak value of the current supplied by the second source or on the slope of the current at the instant of engagement of this second source. source.
  • the second source may be engaged at any time with respect to the voltage of the first source.
  • FIG. 8 represents the fourth exemplary embodiment of a test circuit.
  • the voltage source is a three-phase source 41 of which one of the phases is connected to the earth. The other two phases are respectively connected to two parallel branches.
  • a terminal of one of the two other phases of the voltage source 40 is connected to a terminal of a latch 41, which is for example a controlled spark gap, a circuit breaker, a vacuum interrupter or a plasma spark gap. .
  • the other terminal of one of the latches 41 is connected to a terminal of an impedance 42 composed of an inductor and a resistor.
  • the other terminal of the impedance 42 is connected to a terminal of an AC circuit breaker 43.
  • the role of the circuit breaker 43 is to protect the voltage source.
  • a terminal of the other of the other two phases of the voltage source 40 is connected to a terminal of a latch 44, which is for example a controlled spark gap, a circuit breaker, a vacuum interrupter or a plasma spark gap.
  • the other terminal of the latch 44 is connected to a terminal of an impedance 45 composed of inductance and resistance.
  • the other terminal of the impedance 45 is connected to a terminal of an AC circuit breaker 46.
  • the function of the circuit breaker 46 is to protect the voltage source.
  • Impedances 42 and 45 are of different values in general, but may be of identical values.
  • the circuit breakers 43 and 46 both have a terminal connected to a single terminal of an auxiliary circuit breaker 47.
  • the auxiliary circuit breaker 47 is an arc circuit breaker which has a role of protecting the installation and the circuit breaker to be tested.
  • the auxiliary circuit breaker 47 does not contribute to the cancellation of the current, because its current pulling power is only a few amps and therefore low compared to the current to be cut which is of the order of several kilo-amps.
  • circuit breakers 43 or 46 may be omitted.
  • auxiliary circuit breaker 47 is connected to a terminal of the DC high-voltage circuit breaker to be tested 1, the other terminal is connected to the ground.
  • FIG. 9a represents the evolution of the current as a function of time when only this actuator is closed.
  • Figure 9b shows the evolution of the current as a function of time when the two latches are closed with an offset time.
  • the current increases with a high speed just after the closing of the second actuator, then the appearance of a peak current.
  • the second value of the current is reached according to a high slope with respect to the slope with which the current reaches the first value.
  • This circuit is able to test the breaking of the circuit breaker in test 1.
  • FIG. 10 represents the fifth exemplary embodiment of a test circuit.
  • the voltage source is a preloaded capacitor bank 50.
  • test circuit includes elements similar to that of the first embodiment to which the same reference numerals have been assigned.
  • this test circuit comprises in series a latch 3, an impedance 4, a circuit breaker 5 and a circuit breaker 8. All these elements are connected in series between the voltage source 50 and the high circuit breaker DC voltage to be tested 1.
  • auxiliary circuit breaker 8 can be considered as redundant with the circuit breaker 5 for protecting the voltage source.
  • the difference of this embodiment is that it comprises in parallel with the impedance 4 a branch comprising in series an impedance which is mainly an inductor 6 and a switch 7.
  • the inductor 6 has a lower value than that of the inductor 4. Thus, when the switch 7 is closed, the inductance resulting from the paralleling of the inductances 4 and 6 has a value lower than the lowest both.
  • the switch 3 is open, the circuit breakers 5 and 8 are closed, the short-circuit means 7 is open and the circuit breaker to be tested 1 is closed.
  • FIG. 11a shows the evolution of the current as a function of time when only the clutch 3 is closed. The current reaches a peak value around 6 ms.
  • FIG. 11b shows the evolution of the current as a function of time when the switch 7 is closed before the current reaches its peak value.
  • the second current value is reached according to a high slope relative to the slope with which the current reaches the first value.
  • the current peak thus generated is able to test the cutoff by the circuit breaker to be tested 1.

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Abstract

Circuit de test de disjoncteur à courant continu, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une source de tension (2), au moins un enclencheur (3), une inductance (6) avec en parallèle un moyen de court-circuit (7), en série avec la source de tension, et un point de connexion apte à être connecté à un disjoncteur à courant continu à tester (1) et en ce qu'il est apte à fournir au disjoncteur à courant continu un courant ayant une première valeur correspondant à celle d'un courant de fonctionnement normal puis une seconde valeur supérieure à la première, correspondant à celle d'une surintensité.

Description

CIRCUIT DE TEST DE DISJONCTEUR HAUTE TENSION A COURANT
CONTINU
DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un circuit de test de disjoncteur haute tension à courant continu. Le test consiste à vérifier que le disjoncteur réussit une coupure électrique en cas de surintensité sans tirer profit d'un passage par zéro du courant qui aurait lieu naturellement sous l'action de la source du circuit sans contribution du disjoncteur à courant continu .
Une coupure est réussie lorsque le courant s'annule à travers le disjoncteur, du fait du disjoncteur à courant continu, et que ce dernier tient la tension. Si ces deux conditions ne sont pas vérifiées, le courant continue à passer ou se rétablit et le disjoncteur n'a pas réussi le test.
Comme représenté à la figure 1, un disjoncteur à courant continu 1 peut être modélisé par un disjoncteur idéal 11 en parallèle avec un parafoudre 12. Le disjoncteur idéal 11 présente une très basse impédance et un pouvoir d' arrachement de courant infini tandis que le parafoudre 12 a une tension de transition supérieure à la tension du réseau, de sorte que lorsqu'un courant le traverse, il oppose une tension plus élevée que celle des sources du réseau.
Le fonctionnement d'un disjoncteur est le suivant. Avant coupure, le disjoncteur idéal 11 est fermé et est traversé par un courant. Pour réaliser une coupure, le disjoncteur reçoit de l'extérieur un ordre d'ouverture du disjoncteur idéal 11 de sorte que le disjoncteur idéal 11 commute le courant dans le parafoudre 12. Le parafoudre 12 oppose alors une tension supérieure à celle des sources du réseau forçant ainsi le courant à diminuer au fur et à mesure que l'énergie magnétique contenue dans des inductances du réseau diminue. Lorsque l'énergie a complètement été absorbée, le courant est nul et la tension diminue à la tension nominale du réseau.
Lors de la coupure, apparaît donc une tension transitoire d' interruption supérieure à celle du réseau avant que le courant ne s'annule. Il est à noter que dans le cas d'un disjoncteur à courant alternatif, le courant s'annule avant l'apparition de la tension supérieure à celle du réseau.
Un test vise à reproduire le comportement des sources et le courant en cas d' apparition de défaut, pour vérifier le comportement du disjoncteur.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Des circuits de test pour disjoncteur haute tension à courant alternatif sont connus, par exemple de US 6 703 839. Dans le cas d'un courant alternatif, le courant passe régulièrement par zéro. Le disjoncteur effectue donc sa coupure au moment d'un tel passage par zéro du courant, puis tient la tension de rétablissement qui suit immédiatement. En d'autres termes, le passage par zéro du courant précède l'apparition de la tension de rétablissement aux bornes du disjoncteur. Le fonctionnement d'un disjoncteur à courant alternatif étant différent de celui d'un disjoncteur à courant continu, un circuit de test de disjoncteur à courant alternatif ne peut pas être valablement utilisé pour tester un disjoncteur à courant continu.
Le document intitulé « A synthetic test circuit for current switching tests of HVDC circuits breakers » de Baoliang Sheng, IEEE 2008, concerne un circuit de test de disjoncteur haute tension à courant continu. Un circuit auxiliaire actif est utilisé pour créer un passage par zéro du courant, de manière à placer le disjoncteur dans une condition similaire à celle existant en cas de courant alternatif.
Ainsi, dans ce cas également, le passage par zéro du courant précède l'apparition de la tension de rétablissement aux bornes du disjoncteur.
Le document WO 02/067003 concerne un circuit de test de module à thyristor haute tension à courant continu. Là encore, le passage par zéro du courant précède l'apparition de la tension de rétablissement aux bornes du module.
EXPOSÉ DE L' INVENTION
L' invention vise à résoudre les problèmes de la technique antérieure en fournissant un circuit de test de disjoncteur à courant continu, caractérisé en ce qu' il comporte au moins une source de tension, au moins un enclencheur, une inductance avec en parallèle un moyen de court-circuit, en série avec la source de tension, et un point de connexion apte à être connecté à un disjoncteur à courant continu à tester et en ce qu'il est apte à fournir au disjoncteur à courant continu un courant ayant une première valeur correspondant à celle d'un courant de fonctionnement normal puis une seconde valeur supérieure à la première, correspondant à celle d'une surintensité.
Grâce à l'invention, le disjoncteur est testé non seulement pour sa tenue à la tension transitoire d' interruption, mais aussi pour sa capacité à générer un passage par zéro du courant. En effet, pour un disjoncteur à courant continu, ce sont ces deux conditions qui doivent être remplies pour que le test soit réussi.
En outre, les différents modes de réalisation du circuit de test selon l'invention n'utilisent que des composants ou équipements relativement peu onéreux et faciles à se procurer, notamment parce qu' ils sont pour la plupart également utilisés pour des tests de disjoncteurs à courant alternatifs .
Selon une caractéristique préférée, le circuit de test est apte à fournir un courant dont la seconde valeur est atteinte selon une pente élevée par rapport à la pente avec laquelle le courant atteint la première valeur.
Ainsi, le courant qui est fourni par le circuit de test présente un pic qui permet de tester le fonctionnement du disjoncteur à tester.
Selon une caractéristique préférée, le circuit de test de disjoncteur à courant continu comporte un disjoncteur auxiliaire en série avec le disjoncteur à tester. Le disjoncteur auxiliaire a pour fonction de protéger l'installation et le disjoncteur à tester en cas de non-coupure de celui-ci, sans pour autant intervenir dans le test proprement dit.
Le moyen de court-circuit est utilisé pour faire apparaître la seconde valeur du courant, et notamment un pic de courant qui présente une pente forte à partir de l'instant de fermeture du court- circuit .
Selon une caractéristique préférée du premier mode de réalisation de l'invention, la source de tension est une phase d'un alternateur.
Il s'agit d'une source basse fréquence. Ce mode de réalisation n'utilise qu'une seule source de tension.
Selon un second mode de réalisation de l'invention, la source de tension est un banc de condensateurs préchargés.
Là aussi, ce mode de réalisation n'utilise qu'une seule source de tension.
Selon un troisième exemple de réalisation, le circuit de test de disjoncteur à courant continu comporte en parallèle :
- Une source de tension basse fréquence, - Une source de tension haute fréquence,
- Une branche comportant un enclencheur et une impédance en série.
La source basse fréquence peut être un alternateur et la source haute fréquence peut être un banc de condensateurs préchargés. Selon un quatrième exemple de réalisation, le circuit de test de disjoncteur à courant continu comporte une source de tension triphasée dont une phase est mise à la terre, et chacune des deux autres phases est reliée à l'une respective de deux branches parallèles comportant chacune un enclencheur, une inductance et un disjoncteur à courant alternatif, les deux branches étant connectées au point de connexion du disjoncteur à tester.
Cet exemple de réalisation n'utilise qu'une seule source de tension.
Selon une variante du quatrième exemple de réalisation, le circuit de test de disjoncteur à courant continu comporte une source de tension triphasée dont le point neutre est mis à la terre, et chacune de deux phases est reliée à l'une respective de deux branches parallèles comportant chacune un enclencheur, une inductance et un disjoncteur à courant alternatif, les deux branches étant connectées au point de connexion du disjoncteur à tester.
Selon un cinquième exemple de réalisation, le circuit de test de disjoncteur à courant continu comporte une inductance avec en série un moyen de court-circuit, en parallèle d'une impédance elle-même en série avec la source de tension.
Cet exemple de réalisation présente des avantages analogues à ceux du premier mode de réalisation .
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de modes de réalisation préférés donnés à titre d'exemples non limitatifs, décrit en référence aux figures dans lesquelles :
La figure 1 représente schématiquement un disjoncteur à courant continu,
- La figure 2 représente un premier mode de réalisation de circuit de test de disjoncteur haute tension à courant continu selon l'invention,
Les figures 3a, 3b et 3c représentent l'évolution du courant dans différents cas d'utilisation du circuit de test selon le premier mode de réalisation de l'invention,
La figure 4 représente un deuxième mode de réalisation de circuit de test de disjoncteur haute tension à courant continu selon l'invention,
- Les figures 5a et 5b représentent l'évolution du courant dans différents cas d'utilisation du circuit de test selon le deuxième mode de réalisation de l'invention,
La figure 6 représente un troisième exemple de réalisation de circuit de test de disjoncteur haute tension à courant continu,
Les figures 7a et 7b représentent l'évolution du courant lors de l'utilisation du circuit de test selon le troisième exemple de réalisation,
- La figure 8 représente un quatrième exemple de réalisation de circuit de test de disjoncteur haute tension à courant continu,
Les figures 9a et 9b représentent l'évolution du courant lors de l'utilisation du circuit de test selon le quatrième exemple de réalisation, La figure 10 représente un cinquième exemple de réalisation de circuit de test de disjoncteur haute tension à courant continu, et
Les figures lia et 11b représentent l'évolution du courant lors de l'utilisation du circuit de test selon le cinquième exemple de réalisation.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
La figure 1 a déjà été décrite dans le préambule .
Selon un premier mode préféré de réalisation de l'invention représenté à la figure 2, un circuit de test de disjoncteur haute tension à courant continu 1 comporte une source de tension 2 sous la forme d'une phase d'alternateur. La source de tension 2 est une source basse fréquence dont le point neutre ou une autre phase est connectée à la terre. Une borne de la source de tension est connectée à une borne d'un enclencheur 3, qui est par exemple un éclateur commandé, un disjoncteur, une ampoule à vide ou encore un éclateur à plasma.
L'autre borne de 1 ' enclencheur 3 est connectée à une borne d'une impédance 4 composée d'une inductance et d'une résistance. L'autre borne de l'impédance 4 est connectée à une borne d'un disjoncteur à courant alternatif 5. Le disjoncteur 5 a pour rôle de protéger la source de tension 2.
L'autre borne du disjoncteur 5 est connectée à une borne commune d'une impédance qui est principalement une inductance 6 et d'un moyen de court- circuit, ou interrupteur, 7, en parallèle. Le moyen de court-circuit 7 est par exemple un éclateur commandé, un disjoncteur, une ampoule à vide ou encore un éclateur à plasma.
L'autre borne de l'impédance 6 et du moyen de court-circuit 7 est connectée à une borne d'un disjoncteur auxiliaire 8. Le disjoncteur auxiliaire 8 est un disjoncteur à arc qui a un rôle de protection de l'installation et du disjoncteur à tester. Le disjoncteur auxiliaire 8 ne contribue pas à l'annulation du courant, car son pouvoir d'arrachement de courant n'est que de quelques ampères et donc faible par rapport au courant à couper qui est de l'ordre de plusieurs kilo-ampères.
Il est à noter que le disjoncteur auxiliaire 8 peut être considéré comme redondant avec le disjoncteur 5 de protection de la source de tension. L'un des deux peut donc être omis ou encore utilisé comme seconde protection avec une ouverture décalée dans le temps par rapport à l'autre.
Enfin l'autre borne du disjoncteur auxiliaire 8 est connectée à une borne du disjoncteur haute tension à courant continu à tester 1, dont l'autre borne est connectée à la terre.
Le fonctionnement de ce circuit de test est le suivant.
Initialement, 1 ' enclencheur 3 est ouvert, les disjoncteurs 5 et 8 sont fermés, le moyen de court- circuit 7 est ouvert et le disjoncteur à tester 1 est fermé .
L' enclencheur 3 est fermé sur ordre, sur une crête de tension de l'alternateur 2. La source débite alors du courant dans le disjoncteur à tester 1. La figure 3a représente l'évolution du courant en fonction du temps lorsque seul 1 ' enclencheur 3 a été fermé .
Le moyen de court-circuit 7 est fermé sur ordre de manière à court-circuiter l'impédance 6. Cela crée un régime transitoire dans lequel le courant augmente à l'instant de fermeture du court-circuit avec une vitesse élevée puis présente un pic et a par conséquent une amplitude plus élevée qu'avant la fermeture de l'interrupteur 7.
La figure 3b représente l'évolution du courant en fonction du temps lorsque l'interrupteur 7 est fermé avant que la tension dans la source ne change de signe.
La figure 3c représente l'évolution du courant en fonction du temps lorsque 1 ' enclencheur 3 est fermé un peu moins d'une demi période avant la crête de tension, alors que l'instant de fermeture du moyen de court-circuit 7 reste sensiblement le même. Cela produit une oscillation de courant qui devient d'abord négatif puis positif. L'interrupteur 7 est fermé pendant que le courant est positif, de manière à court-circuiter l'inductance 6 et à générer un pic de courant .
Selon l'invention, la seconde valeur du courant est atteinte selon une pente élevée par rapport à la pente avec laquelle le courant atteint la première valeur .
Le pic de courant ainsi généré est apte à tester la coupure par le disjoncteur à tester 1. La figure 4 représente le deuxième mode de réalisation de circuit de test selon la présente invention .
Dans ce mode de réalisation, la source de tension est un banc de condensateurs préchargés 20. Le reste du circuit de test est identique à celui du premier mode de réalisation et comporte les mêmes éléments auxquels les mêmes références numériques ont été affectées.
Ainsi, ce circuit de test comporte également un enclencheur 3, une impédance 4, un disjoncteur 5, une impédance qui est principalement une inductance 6 avec un interrupteur 7 en parallèle et un disjoncteur 8. Tous ces éléments sont connectés en série entre la source de tension 20 et le disjoncteur haute tension à courant continu à tester 1.
Comme précédemment, le disjoncteur auxiliaire 8 peut être considéré comme redondant avec le disjoncteur 5 de protection de la source de tension. II peut donc être omis ou encore utilisé comme seconde protection avec une ouverture décalée dans le temps par rapport au disjoncteur 5.
Le fonctionnement de ce circuit de test est très similaire à celui du mode de réalisation précédent.
Initialement, 1 ' enclencheur 3 est ouvert, les disjoncteurs 5 et 8 sont fermés, le moyen de court- circuit 7 est ouvert et le disjoncteur à tester 1 est fermé .
L' enclencheur 3 est fermé sur ordre. La source débite alors du courant dans le disjoncteur à tester 1. La figure 5a représente l'évolution du courant en fonction du temps lorsque seul 1 ' enclencheur 3 est fermé.
Le moyen de court-circuit 7 est ensuite fermé sur ordre de manière à court-circuiter l'inductance 6. Cela crée un régime transitoire dans lequel le courant augmente à l'instant de fermeture du court-circuit avec une vitesse élevée puis présente un pic et a par conséquent une amplitude plus élevée qu'avant la fermeture de l'interrupteur 7.
La figure 5b représente l'évolution du courant en fonction du temps lorsque l'interrupteur 7 est fermé avant que la tension dans la source ne change de signe.
Selon l'invention, la seconde valeur du courant est atteinte selon une pente élevée par rapport à la pente avec laquelle le courant atteint la première valeur .
Le pic de courant ainsi généré est apte à tester la coupure par le disjoncteur à tester 1.
La figure 6 représente le troisième exemple de réalisation de circuit de test.
Dans cet exemple de réalisation, le circuit de test comporte une première source de tension 30 dite source basse fréquence. Il s'agit par exemple d'une phase d'un alternateur. On utilise alors des composants et un branchement similaires à ceux décrits dans le premier mode de réalisation (références numériques 2 à 5 dans la figure 2) . La première source de tension est connectée en parallèle avec une seconde source de tension 31. La seconde source de tension 31 est par exemple un banc de condensateurs préchargés, configuré en source haute fréquence. On utilise alors des composants et un branchement similaires à ceux décrits dans le deuxième mode de réalisation (références numériques 20, 3, 4 et 5 dans la figure 4) .
Pour limiter la tension qui pourrait apparaître aux bornes des sources de tension 30 et 31 lors de l'utilisation du circuit de test, un parafoudre 32 est connecté entre la borne commune des deux sources de tension et la terre. Le parafoudre limitera la tension à une valeur supérieure à la valeur de tension transitoire d'interruption du disjoncteur à courant continu sans pour autant couper ou contribuer à couper le courant. Sa seule fonction est de protéger l'installation.
Un enclencheur 33 avec une impédance 34 en série est connecté à la borne commune des deux sources de tension 30 et 31 et du parafoudre 32. L'impédance 34 peut être nulle.
Une borne d'un disjoncteur 35 est connectée à la borne commune des deux sources de tension 30 et 31, du parafoudre 32 et de 1 ' enclencheur 33. L'autre borne du disjoncteur 35 est connectée au disjoncteur haute tension à courant continu 1 à tester.
Le fonctionnement de ce circuit de test est le suivant.
Le disjoncteur 35 étant fermé et 1 ' enclencheur 33 étant ouvert, la première source de tension basse fréquence 30 est enclenchée. La figure 7a représente l'évolution du courant en fonction du temps lorsque seule la première source 30 est enclenchée. La seconde source de tension haute fréquence 31 est enclenchée autour de la crête de courant de la première source 30 ou dans le flanc montant du courant de la première source.
II se produit alors un pic de courant, comme représenté à la figure 7b. Ce pic de courant est apte à tester la coupure par le disjoncteur en test 1. La seconde valeur du courant est atteinte selon une pente élevée par rapport à la pente avec laquelle le courant atteint la première valeur.
Lorsque le disjoncteur en test 1 réussit la coupure, une source de tension, par exemple la source basse fréquence 30, débite dans l'autre source de tension, par exemple la source haute fréquence 31. Le parafoudre 32 protège alors cette dernière en limitant la tension, sans pour autant couper le courant.
L'enclencheur 33 est alors fermé pour permettre à des disjoncteurs de protection des sources intégrés aux sources 30 et 31 de couper séparément le courant des deux sources. La durée de passage du courant dans le parafoudre est ainsi réduite.
Il est à noter que l'instant d'enclenchement de la seconde source de tension n'a d' influence ni sur la valeur crête du courant fourni par la seconde source ni sur la pente du courant à l'instant d'enclenchement de cette source. La seconde source peut être enclenchée à n' importe quel moment par rapport à la tension de la première source.
La figure 8 représente le quatrième exemple de réalisation de circuit de test. Dans cet exemple de réalisation, la source de tension est une source triphasée 41 dont l'une des phases est reliée à la terre. Les deux autres phases sont respectivement connectées à deux branches parallèles.
Selon une variante de cet exemple de réalisation, il est possible de connecter le point neutre à la terre et de laisser une phase inutilisée.
Plus précisément, une borne d'une des deux autres phases de la source de tension 40 est connectée à une borne d'un enclencheur 41, qui est par exemple un éclateur commandé, un disjoncteur, une ampoule à vide ou encore un éclateur à plasma.
L'autre borne de 1 ' enclencheur 41 est connectée à une borne d'une impédance 42 composée d'une inductance et d'une résistance. L'autre borne de l'impédance 42 est connectée à une borne d'un disjoncteur à courant alternatif 43. Le disjoncteur 43 a pour rôle de protéger la source de tension.
Une borne de l'autre des deux autres phases de la source de tension 40 est connectée à une borne d'un enclencheur 44, qui est par exemple un éclateur commandé, un disjoncteur, une ampoule à vide ou encore un éclateur à plasma.
L'autre borne de 1 ' enclencheur 44 est connectée à une borne d'une impédance 45 composée d'une inductance et d'une résistance. L'autre borne de l'impédance 45 est connectée à une borne d'un disjoncteur à courant alternatif 46. Le disjoncteur 46 a pour rôle de protéger la source de tension. Les impédances 42 et 45 sont de valeurs différentes en général, mais peuvent être de valeurs identiques .
Les disjoncteurs 43 et 46 ont tous les deux une borne connectée à une seule et même borne d'un disjoncteur auxiliaire 47. Le disjoncteur auxiliaire 47 est un disjoncteur à arc qui a un rôle de protection de l'installation et du disjoncteur à tester. Le disjoncteur auxiliaire 47 ne contribue pas à l'annulation du courant, car son pouvoir d'arrachement de courant n'est que de quelques ampères et donc faible par rapport au courant à couper qui est de l'ordre de plusieurs kilo-ampères.
Il est à noter que l'un des disjoncteurs 43 ou 46 peut être omis.
Enfin l'autre borne du disjoncteur auxiliaire 47 est connectée à une borne du disjoncteur haute tension à courant continu à tester 1, dont l'autre borne est connectée à la terre.
Le fonctionnement de ce circuit de test est le suivant.
Initialement, tous les disjoncteurs sont fermés et tous les enclencheurs sont ouverts.
L' enclencheur dans la branche avec l'impédance la plus élevée est fermé. La figure 9a représente l'évolution du courant en fonction du temps lorsque seul cet enclencheur est fermé.
L'autre enclencheur est ensuite fermé, avec un temps de retard. La figure 9b représente l'évolution du courant en fonction du temps lorsque les deux enclencheurs sont fermés avec un temps de décalage. On constate que le courant augmente avec une vitesse élevée juste après la fermeture du second enclencheur, puis l'apparition d'un pic de courant. La seconde valeur du courant est atteinte selon une pente élevée par rapport à la pente avec laquelle le courant atteint la première valeur.
Ce circuit est apte à tester la coupure du disjoncteur en test 1.
La figure 10 représente le cinquième exemple de réalisation de circuit de test.
Dans cet exemple de réalisation, la source de tension est un banc de condensateurs préchargés 50.
Il est à noter qu'une source de tension alternative peut également être utilisée. Le reste du circuit de test comporte des éléments similaires à celui du premier mode de réalisation auxquels les mêmes références numériques ont été affectées.
Ainsi, à partir de la source de tension, ce circuit de test comporte en série un enclencheur 3, une impédance 4, un disjoncteur 5 et un disjoncteur 8. Tous ces éléments sont connectés en série entre la source de tension 50 et le disjoncteur haute tension à courant continu à tester 1.
Comme précédemment, le disjoncteur auxiliaire 8 peut être considéré comme redondant avec le disjoncteur 5 de protection de la source de tension.
Il peut donc être omis ou encore utilisé comme seconde protection avec une ouverture décalée dans le temps par rapport au disjoncteur 5.
Par rapport au premier mode de réalisation, la différence de cet exemple de réalisation est qu'il comporte en parallèle de l'impédance 4 une branche comportant en série une impédance qui est principalement une inductance 6 et un interrupteur 7.
L' inductance 6 a une valeur plus faible que celle de l'inductance 4. Ainsi, lorsque l'interrupteur 7 est fermé, l'inductance résultant de la mise en parallèle des inductances 4 et 6 a une valeur plus faible que la plus faible des deux.
Le fonctionnement de ce circuit de test est le suivant.
Initialement, 1 ' enclencheur 3 est ouvert, les disjoncteurs 5 et 8 sont fermés, le moyen de court- circuit 7 est ouvert et le disjoncteur à tester 1 est fermé .
L' enclencheur 3 est fermé sur ordre. La source débite alors du courant dans le disjoncteur à tester 1. La figure lia représente l'évolution du courant en fonction du temps lorsque seul 1 ' enclencheur 3 est fermé. Le courant atteint une valeur crête vers 6 ms .
Lorsque le moyen de court-circuit 7 est fermé sur ordre de manière à mettre l'impédance 6 en parallèle de l'impédance 4. Le courant augmente à l'instant de fermeture du court-circuit avec une vitesse élevée puis présente un pic et a par conséquent une amplitude plus élevée qu'avant la fermeture de l'interrupteur 7.
La figure 11b représente l'évolution du courant en fonction du temps lorsque l'interrupteur 7 est fermé avant que le courant n'atteigne sa valeur crête. La seconde valeur du courant est atteinte selon une pente élevée par rapport à la pente avec laquelle le courant atteint la première valeur.
Le pic de courant ainsi généré est apte à tester la coupure par le disjoncteur à tester 1.

Claims

REVENDICATIONS
1. Circuit de test de disjoncteur à courant continu, caractérisé en ce qu' il comporte :
- au moins une source de tension (2, 20),
- au moins un enclencheur (3) ,
- une inductance (6) avec en parallèle un moyen de court-circuit (7), en série avec la source de tension, et
- un point de connexion apte à être connecté à un disjoncteur à courant continu à tester (1) ,
et en ce qu' il est apte à fournir au disjoncteur à courant continu un courant ayant une première valeur correspondant à celle d'un courant de fonctionnement normal puis une seconde valeur supérieure à la première, correspondant à celle d'une surintensité.
2. Circuit de test de disjoncteur à courant continu selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il est apte à fournir un courant dont la seconde valeur est atteinte selon une pente élevée par rapport à la pente avec laquelle le courant atteint la première valeur.
3. Circuit de test de disjoncteur à courant continu selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un disjoncteur auxiliaire (8) en série avec le disjoncteur à tester.
4. Circuit de test de disjoncteur à courant continu selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la source de tension (2) est une phase d'un alternateur.
5. Circuit de test de disjoncteur à courant continu selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la source de tension (20) est un banc de condensateurs préchargés.
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