WO2022029379A2 - Dispositif de coupure de courant pour courant électrique sous haute tension continue, installation avec un tel dispositif, procede de pilotage, et processus d'evaluation de l'integrite d'un conducteur electrique - Google Patents

Dispositif de coupure de courant pour courant électrique sous haute tension continue, installation avec un tel dispositif, procede de pilotage, et processus d'evaluation de l'integrite d'un conducteur electrique Download PDF

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Pascal TORWELLE
Alberto BERTINATO
bertrand Raison
Yang Yang
Wolfgang Grieshaber
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Universite Grenoble Alpes
Innstitut Polytechnique De Grenoble
Centre National De La Recherche Scientifique
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Definitions

  • the invention relates to the field of high voltage direct current (HVDC) electrical current cut-off devices and their control methods. Such devices are intended to be implemented in HVDC network units in the event of the appearance of an electrical fault in an electrical conductor of this network unit.
  • HVDC high voltage direct current
  • HVDC network units are in particular envisaged as a solution for the interconnection of disparate or non-synchronous electricity production sites, in particular to increase the capacity for transporting energy between countries (interconnections between countries), via so-called energy highways.
  • HVDC network units are particularly considered for the transmission and distribution of energy produced by wind farms rather than alternating current technologies, due to lower line losses and no incidence of parasitic capacitances in the network unit over long distances.
  • Such HVDC network units typically have voltage levels in the order of 100 kV and above.
  • the high voltage device is considered to be either a "high voltage A” device, in which the nominal operating voltage is continuous and greater than 1500 V, but less than or equal to 75,000 V (75kV), i.e. a "high voltage B” device when the rated service voltage is continuous and greater than 75,000 V (75kV).
  • the DC high voltage domain includes the “high voltage A” domain and the “high voltage B” domain.
  • HVDC high direct voltage
  • AC alternating voltage
  • the electrical network is designed to implement a network fault elimination strategy, aimed at interrupting the current in the faulty electrical conductor.
  • Each of these two types of electrical conductors may, in service, experience electrical faults.
  • the conductor could be reconnected to the HVDC network unit since the fault generated by a lightning strike is very often non-persistent.
  • This process is called automatic re-closing, by closing the breaking device(s) which have been opened to isolate the conductor.
  • automatic re-closing would lead to a second fault on the conductor in question and would require the reopening of the breaking device(s) which makes it possible to isolate this conductor.
  • the electrical network operator sets a maximum number of successive re-closure attempts that can be attempted following the isolation of a faulty conductor.
  • the breaking device When re-closing the breaking device, an initial inrush current is observed due to the potential difference between the HVDC network unit and the conductor which was previously insulated and discharged through the fault.
  • the presence of the insertion resistor in series with the conductor makes it possible to limit the inrush current and therefore to limit the disturbances in the HVDC network unit.
  • the insertion resistor limits the surge in the conductor, when the incoming voltage wave is reflected at twice its rated value, considering an open circuit at the other end of the conductor.
  • the insertion resistor can also limit the fault current and therefore the voltage on the breaking device.
  • the hybrid type DCCB is composed of a main branch, a main breaking branch and an energy absorbing branch.
  • the main branch contains a high-speed disconnector (UFD) and a load switching switch (LCS) in series.
  • the main cutoff branch contains a stack of IGBT modules.
  • SA surge suppressor
  • the document WO2018162421 describes a method for closing a circuit breaker (10) having a main branch (M), which comprises a main module comprising a sub-branch comprising a mechanical switch-disconnector (UFS) connected to two circuit breaker consisting of a power semiconductor element with controlled duty cycle, the main branch (M) being connected to a pre-insertion module.
  • the circuit breaker (10) and the pre-insertion module form an assembly having a first (111) and a second (112) terminal, respectively connected to a source (S) and to the power transmission link (C).
  • a parallel arm (Arm) comprising two thyristors in opposite directions and a capacitor in parallel with both a resistor and a switch.
  • SA3 energy absorption branch
  • SA3 energy absorption branch
  • the method comprises the steps of: a) first closing the mechanical switch-disconnector (UFS) when the voltage difference between the voltages at the first and second terminals is lower than a predefined voltage; b) closing the bypass switch (S2); and c) closing the power semiconductor element.
  • UFS mechanical switch-disconnector
  • the fault current is redirected from the main branch to the parallel arm by turning on the thyristor in the parallel arm and then opening the mechanical switch-disconnector (UFS). This is possible, since the capacity was initially discharged.
  • UFS mechanical switch-disconnector
  • the magnetic energy is absorbed, which forces a zero crossing of the fault current.
  • the capacitor Before starting the re-closing sequence, the capacitor must be discharged by the resistor in parallel.
  • the reclosing sequence begins with the thyristor in the parallel arm branch closing, resulting in a current that charges both the capacitor and the transmission line.
  • the proposed device comprises an auxiliary circuit for a hybrid breaking device.
  • the main circuit consists of several sub-modules in series. Each sub-module is composed of an IGBT module in parallel with a snubber circuit, which basically consists of a small capacitance and a small resistor in parallel with a diode.
  • the idea is to interconnect the sub-modules in such a way that the capacitance is used to send trigger signals (10 to 20% of the nominal voltage) in the line.
  • the persistence of the fault is identified using a “wavelet transform” algorithm which analyzes the reflected traveling waves created either by the fault or by the open circuit at the far end of the line.
  • the auxiliary circuit includes at least one thyristor between each sub-module, a grounding resistor Rg and a fast grounding switch (FMS).
  • FMS fast grounding switch
  • the solution sends low amplitude trigger signals which do not provide reliable information because the fault may reappear after complete re-closure, once the line again reaches a voltage close to the nominal voltage.
  • the intent is clearly to analyze the trigger signal and not to energize the line, so there will still be a large current when fully re-closing on the unloaded transmission line.
  • the proposed solution is strongly limited to the specific architecture of the hybrid breaking device which is described.
  • the document WO-2014/166528 describes a device which comprises a capacitor 104 which is in a branch between the ground and an intermediate point of the main line, this intermediate point being arranged between a cut-off switch 102 and a switch of insulation 126.
  • This capacitor 104 has only the role of storing energy in order to create a current oscillation through the cut-off switch 102 to cut an electric arc when it opens.
  • the branch in which this capacitor 104 is located is intended to be part of an oscillation loop 103 when the switch 106 is closed, an oscillation loop whose purpose is to generate the current oscillation capable of extinguishing the arc in cut-off switch 102.
  • This document is primarily concerned with the opening of cut-off switch 102.
  • the document EP-3.089.301 describes a device making it possible to inject a countercurrent through the cut-off switch 110 regardless of the direction of circulation of the fault current. This document is also concerned with the opening of cut-off switch 110.
  • the object of the invention is therefore to propose a device and a method which make it possible to secure the re-closing sequence of a switching device which has been previously opened to isolate a conductor from an electrical line arranged downstream of this cut-off device, in particular in the case of an overhead conductor of an overhead electrical power transmission line.
  • the invention proposes a cut-off device for electrical current under high direct voltage comprising:
  • main circuit in which a nominal direct current flows in a conduction configuration of the cut-off device, the main circuit extending between an upstream point intended to be electrically connected to a DC high voltage source and a downstream point intended to be electrically connected to a conductor of a downstream electrical line ;
  • At least one first cut-off module comprising at least one cut-off switch interposed in the main circuit between a first primary point and a first secondary point of the main circuit, the first primary point and the first secondary point being located in this order in the main circuit between the upstream point and the downstream point, and the cut-off switch being capable of being controlled between an open state and a closed state to respectively determine an open state and a closed state of the first cut-off module;
  • an isolation switch interposed in the main circuit between the upstream point and the first primary point, the isolation switch being capable of being controlled between an open state and a closed state.
  • the cut-off device comprises a pre-charge circuit which extends between the first primary point and the ground (52) and which comprises at least one pre-charge capacitor, at least one pre-charge resistor and a preload switch.
  • the cut-off device has at least:
  • the precharging switch is in a closed state such that the precharging capacitor, the precharging resistor and the precharging switch are all electrically in series in the charging circuit pre-charge between the first primary point and the ground, while the first primary point is electrically isolated from the downstream point of the cut-off device but electrically connected to the upstream point to allow charging of the pre-charge capacitor;
  • pre-charge configuration in which the pre-charge switch is in its closed state such that the pre-charge capacitor, the pre-charge resistor and the pre-charge switch are all electrically in series in the pre-charging circuit between the first primary point and the earth, while the first primary point is electrically isolated from the upstream point of the breaking device but electrically connected to the downstream point to allow a discharging the pre-charge capacitor into the conductor of the downstream power line;
  • the pre-charge switch is open to isolate the first primary point from ground, and the upstream point is electrically connected to the downstream point by the main circuit comprising the cut-off switch and the isolation switch both in their closed state.
  • the invention also provides such a device with the following optional characteristics, taken individually or in combination.
  • the first cut-off module may comprise a cut-off assistance circuit which extends electrically by-passing the cut-off switch and the main circuit between the first primary point and the first secondary point of the main circuit, and, in a cut-off configuration, the cut-off device can then be configured such that at least one pre-charge capacitor of the pre-charge circuit forms part of the cut-off assistance circuit of the first cut-off module.
  • the cut-off device may comprise, downstream of the first cut-off module in the main circuit of the cut-off device, at least one last cut-off module comprising at least one cut-off switch interposed in the main circuit between a last primary point , downstream of the first secondary point, and a last secondary point of the main circuit, and the cut-off switch of the last cut-off module being able to be controlled between an open state and a closed state to respectively determine an open state and a closed state of the last breaking module.
  • the last cut-off module may include a cut-off assistance circuit which extends electrically by-passing the cut-off switch of the last cut-off module and of the main circuit, between the last primary point and the last point secondary of the main circuit, and, in a breaking configuration, the breaking device can be configured such that at least a pre-charging capacitor of the pre-charging circuit is part of the cut-off assistance circuit of the last cut-off module.
  • the pre-charge circuit may comprise at least one first pre-charge capacitor and at least one second pre-charge capacitor, and, in the cut-off configuration, the cut-off device may be configured such that the first pre-charge capacitor forms part of the cut-off assistance circuit of the first cut-off module while the second pre-charge capacitor forms part of the cut-off assistance circuit of the last cut-off module.
  • the cut-off device may comprise, in the main circuit of the cut-off device, between the first cut-off module and the last cut-off module, at least one additional cut-off module comprising at least one cut-off switch interposed in the circuit main between an additional primary point, downstream of the first secondary point, and an additional secondary point of the main circuit, upstream of the last primary point, and the cut-off switch of the additional cut-off module being able to be controlled between a state open and a closed state to respectively determine an open state and a closed state of the additional breaking module.
  • An additional cut-off module may comprise a cut-off assistance circuit which extends electrically by-passing the cut-off switch of the additional cut-off module considered and of the main circuit between the additional primary and secondary points of the circuit which correspond to the additional cut-off module considered, and, in a cut-off configuration, the cut-off device can be configured such that at least one pre-charge capacitor of the pre-charge circuit forms part of the assistance circuit to the breaking of the additional breaking module.
  • the cut-off device may comprise a single cut-off module, the cut-off assistance circuit of which comprises, successively and in this order from the first primary point, the at least one pre-charge capacitor and a circuit breaker.
  • the pre-charge circuit may comprise a first section, which is common with the cut-off assistance circuit, which extends between the first primary point and the tapping point and which comprises the at least one pre-charge capacitor, and the pre-charge circuit comprises a second section, distinct from the cut-off assistance circuit, which extends between the tapping point and the earth and in which the pre-charge switch is interposed.
  • the cut-off device may comprise at least one upstream cut-off module and a downstream cut-off module whose cut-off assistance circuits are, in the cut-off configuration of the cut-off device, arranged electrically in series;
  • the cut-off assistance circuit of the downstream cut-off module may comprise, successively and in this order from the downstream primary point, the at least one pre-charge capacitor and an activation switch, with a tapping point between both in the cut-off assistance circuit
  • the pre-charge circuit may comprise a first section which extends between the upstream primary point and the tapping point, which is common with the cut-off assistance circuits series cut-off, and which comprises the at least one pre-charge capacitor of each of the series cut-off assistance circuits
  • the pre-charge circuit may comprise a second section, separate from the the break, which extends between the tapping point and the earth and in which the pre-charge switch is interposed.
  • the current cut-off device may comprise a bypass circuit which extends, electrically in parallel with the main circuit, between the first primary point and a bypass point arranged between the last secondary point and the point downstream, and in which is interposed a bypass switch which is in a closed state in the pre-charge configuration and in an open state in the charging, isolation and cut-off configurations.
  • the cut-off device may comprise a configuration switch which is arranged in the main circuit between the last secondary point and the bypass point, and which is in an open state in the pre-charging and charging configurations. , and in a closed state in the conduction and cut-off configurations.
  • the breaking device may comprise at least one shunt switch which, in the charging configuration and in the pre-charging configuration, is in a closed state to connect in series, in the pre-charge circuit, the pre-charge capacitors belonging to the various cut-off modules.
  • the cut-off switch of a cut-off module may comprise a primary, mechanical switch, and a secondary, mechanical switch, interposed successively in the main circuit between the primary point and the secondary point which correspond to the cut-off module considered. , but on either side of an intermediate point of the main circuit which corresponds to the cut-off module considered, the two mechanical switches each being controlled between an open state and a closed state, and this cut-off module may comprise a primary surge protector arranged in parallel with the primary switch between the primary point and the intermediate point which correspond to the breaking module considered, and a secondary surge protector arranged electrically in parallel with the secondary switch between the intermediate point and the secondary point which correspond to the switching module cut considered, and the cut assistance circuit of this cut module considered little t extend electrically in parallel with the assembly formed by the primary switch and the secondary switch of this switching module considered, and electrically in parallel with the assembly formed by the primary surge arrester and the secondary surge arrester of this switching module cut considered.
  • the downstream power line may comprise an overhead line, the conductor of the downstream power line being an overhead conductor.
  • the invention also relates to an electrical installation comprising a DC high voltage source electrically connected to at least one aerial conductor of a downstream electric line comprising an aerial line, characterized in that it comprises, interposed between the source of high voltage direct current and the aerial conductor of the downstream electrical line comprising an overhead line, a current breaking device having any one of the preceding characteristics, the high voltage direct current source being connected to the upstream point of the breaking device, and the aerial conductor being electrically connected by an upstream end to the downstream point of the cut-off device.
  • Such an electrical installation may comprise, at a downstream end of the conductor of the downstream electrical line, another power cut-off device.
  • the invention also relates to a method for controlling the closing of such a current cut-off device, the cut-off device being initially in the isolation configuration, characterized in that the control method comprises at least one step pre-charging of the conductor during which the switching device is brought into its pre-charging configuration to energize a conductor of a downstream electric line downstream of the downstream point (38), and in that the method closing control comprises, during or after the conductor pre-charging step, at least one parameter determination step) comprising the determination of at least one current or voltage parameter in the main circuit or in the line electrical outlet, and a decision step, during which it is decided, depending on the at least one parameter determined during the parameter determination step, whether or not to continue the complete closing of the device switching off by switching from the current switching device to the conduction configuration.
  • the invention also proposes such a control method with the following optional characteristics, taken individually or in combination.
  • the decision step if the decision step is not positive, provision can be made for the method to continue, without going through the conduction configuration of the cut-off device, by a step of recharging the capacitor of pre -charging during which the breaking device is brought into the charging configuration, then successively by a new driver pre-charging step, a new parameter determination step, and a new decision step, according to a cycle of pre-charge.
  • the pre-charge capacitor recharging step can include:
  • the number of pre-charge cycles for a given reclosing attempt of the breaking device can be limited.
  • the complete closing of the current breaking device by passing the breaking device to its conduction configuration can be continued if a voltage value in the main circuit, or in the downstream power line, exceeds a threshold value.
  • the invention also proposes a process for evaluating the integrity of an electrical conductor in an electrical power transmission line in an electrical installation comprising a main source of continuous high voltage electrically connected to an upstream end of the conductor. electrical, with an upstream current cut-off device interposed between the main voltage source and with a downstream end of the electrical conductor connected to a downstream electrical cut-off device, the evaluation process being of the type in which, in an initial state, the upstream breaking device and the downstream breaking device are respectively each in an isolation configuration so that, in the initial state, the electrical conductor is, except for an electrical fault affecting the electrical conductor, electrically isolated from the installation and of the environment, characterized in that the evaluation process comprises at least one step of pre-charging the condition uctor in which an auxiliary voltage source, distinct from the main voltage source, is connected to the conductor to energize the electrical conductor while maintaining the conductor insulated from the main voltage source and from the rest of the electrical installation.
  • Such an evaluation process comprises, during or after the conductor pre-charging step, at least one parameter determination step comprising the determination of at least one current or voltage parameter in the downstream electrical line, and a step evaluation during which the integrity of the electrical conductor is evaluated according to the at least one parameter determined during the step of determining the parameter.
  • Such an evaluation process may comprise or be followed by a decision step, during which it is decided, depending on the at least one parameter determined during the parameter determination step, of the continuation or not of the complete closing of the current breaking device by switching the current breaking device to a conduction configuration.
  • Figure 1 is a general schematic view of an electric current transmission and distribution installation comprising a multi-terminal HVDC current network unit in which a device and a method according to the invention can be implemented.
  • Figure 2 shows a point-to-point HVDC current network unit in which a device and a method according to the invention can be implemented.
  • FIG. 3 shows a slightly more detailed view, while remaining schematic and simplified, of part of the installation 10, illustrating the environment of a cut-off device of an HVDC network unit in accordance with the teachings of the invention.
  • FIG. 4A-4B Figures 4A and 4B are simplified diagrams of the part of the installation 10 which is illustrated in FIG. 3, illustrating the disconnect device isolation configuration and a preparation configuration.
  • FIG. 5A-5B Figures 5A and 5B are simplified diagrams of the part of the installation 10 which is illustrated in FIG. 3, illustrating a control sequence of the breaking device including its transition from a preparation configuration to its pre-charge configuration.
  • FIG. 6A-6D Figures 6A to 6D are simplified diagrams of the part of the installation 10 which is illustrated in FIG. 3, illustrating a piloting sequence of the switching device comprising its passage through a charging configuration of the pre-charging capacitor.
  • FIG. 7A-7C Figures 7A-7C are simplified diagrams of the part of the installation 10 which is illustrated in FIG. 3, illustrating a control sequence of the switching device including its transition to a conduction configuration.
  • FIG. 8 is a schematic flowchart of an electrical protection method comprising a method for controlling the closing of a cut-off device 28 according to the invention.
  • Figure 9A illustrates another embodiment of a switching device according to the invention.
  • FIG. 9B is a table indicating the switching states of the various switches of the FIG. 9A, in different configurations of this cut-off device.
  • FIG. 10A Figure 10A illustrates another embodiment of a switching device according to the invention.
  • Figure 10B is a table similar to that of FIG. 9B for the cut-off device of FIG. 10A.
  • Figure 11 A illustrates another embodiment of a switching device according to the invention.
  • FIG. 11B illustrates a variant of the switching device of FIG. 11 A according to the invention.
  • Figure 11C is a table similar to that of FIG. 9B for the breaking devices of Figs. 11A and 11B.
  • FIG. 12A illustrates another embodiment of a switching device according to the invention.
  • Figure 12B is a table similar to that of FIG. 9B for the cut-off device of FIG. 12A
  • FIG. 13A illustrates another embodiment of a switching device according to the invention.
  • Figure 13B is a table similar to that of FIG. 9B for the cut-off device of FIG. 13A.
  • Figure 14A illustrates another embodiment of a switching device according to the invention.
  • Figure 14B is a table similar to that of FIG. 9B for the cut-off device of FIG. 14A.
  • FIG. 15A illustrates another embodiment of a switching device according to the invention.
  • Figure 15B is a table similar to that of FIG. 9B for the cut-off device of FIG. 15A.
  • FIG. 16A Figure 16A illustrates another embodiment of a switching device according to the invention.
  • Figure 16B is a table similar to that of FIG. 9B for the cut-off device of FIG. 16A.
  • FIG. 17A illustrates another embodiment of a switching device according to the invention.
  • Figure 17B is a table similar to that of FIG. 9B for the cut-off device of FIG. 17A.
  • FIG. 1 shows an example of an electrical current transmission and distribution installation 10 comprising a high voltage direct current electrical current network unit, hereinafter referred to as the HVDC network unit 12.
  • the HVDC network unit 12 operates under a single rated working voltage which is a continuous high voltage, for example with a continuous rated working voltage greater than 75,000 V (75kV).
  • an electrical conductor can be in the form of a single electrical conductor which extends between two distinct points of a network unit considered, or in the form of a set of electrical conductors which extend in parallel electrically between two distinct points of a considered network unit, all the conductors of the assembly being, at all times, at the same electric potential for the same position between the two distinct points along each of these conductors (this in order to take into account a possible voltage drop along each given conductor due to the resistivity of the conductor).
  • the transmission of electrical power between two given points of the network is done by a power transmission line which, in many cases, comprises two electrical poles, each pole comprising an electrical conductor which extends between the two given points of the network.
  • the power transmission line therefore comprises two electrical conductors of different polarities, with, under load, for example an electrical conductor which is at a positive potential and an electrical conductor which is at a negative or neutral potential.
  • the transmission of electrical power between two given points of the network can also be done by a power transmission path with three electrical poles comprising three electrical conductors, with, under load, an electrical conductor which is at a positive potential, an electrical conductor that is at a negative potential, and an electrical conductor that is at a neutral potential.
  • the transmission of electrical power between two given points of the network can be done by a power transmission line with a single electrical pole, with an electrical conductor at line potential and with an electrical return through earth.
  • a single line represents a power transmission line between two distinct points of a network unit, in particular in the HVDC network unit 12, in order to clearly show the topology of the network without having to go into technical details.
  • an electric bus has been represented at a given point of the network unit, there will in reality be as many electric buses as the number of poles, therefore as many electrical buses as the number of electrical conductors in the transmission lines starting from the point considered.
  • the HVDC network unit 12 has 4 terminals, in this case a first terminal 14.1, a second terminal 14.2, a third terminal 14.3 and a fourth terminal 14.4.
  • the HVDC network unit 12 comprises, to electrically connect these 4 terminals, electrical conductors 21, 22, 23, 24, electrical buses 26.1, 26.2, 26.3, 26.4, cut-off devices, etc. which all operate under the rated working voltage of the HVDC 12 network unit.
  • FIG. 2 shows another example of an electrical current transmission and distribution installation 10 comprising an HVDC network unit 12.
  • the HVDC network unit 12 has 2 terminals, in this case a first terminal 14.1 and a second pair of terminals 14.2.
  • the HVDC network unit 12 comprises, to electrically connect these 2 terminals, a single electrical line comprising an electrical conductor 21 which extends electrically between two electrical power converters 18.1, 18.2, with interposition, at each end of the electrical conductor 21 , switching devices 28.1, 28.2 which operate under the nominal service voltage of the HVDC network unit 12.
  • the HVDC network unit 12 of FIG. 1 is connected to another network unit 16.1, 16.2, 16.3, 16.4.
  • each of these other network units 16.1, 16.2, 16.3, 16.4 is an alternating voltage network unit, so that each of the 4 terminals 14.1, 14.2, 14.3 and 14.4 is actually connected to the DC side of an AC-DC power converter 18.1, 18.2, 18.3, 18.4.
  • one or the other or several of these other network units 16.1, 16.2, 16.3, 16.4, could be of another nature, and could for example be another HVDC network unit.
  • Each of these other network units 16.1, 16.2, 16.3, 16.4 can be an electricity production network unit (for example a wind farm), and/or an electricity transmission and distribution network unit .
  • the HVDC network unit 12 comprises several link nodes, in this case 3 link nodes, here made in the form of electrical buses 26.1, 26.3 and 26.4, each of which comprises at least three separate links which are electrically connected between them in a continuous manner, that is to say without the possibility of an electrical cut between the links.
  • the link node 26.1 illustrated in FIG. 1 is made in the form of an electrical bus and comprises a first connection 26.11 which is electrically connected to a proximal end of a first electrical conductor 21 of a first power transmission line of the electrical network unit considered, with the interposition of a first electrical cut-off device 28.11, associated with the first link 26.11, which has an open state and a closed state.
  • the first electrical cut-off device 28.11 In its closed state, the first electrical cut-off device 28.11 allows the circulation of a first power flow between the connection node considered and the first conductor 21, in the first connection 26.11.
  • This first power flow corresponds, in normal service and in the absence of a fault, to that which circulates in the first conductor 21.
  • the first electrical cut-off device 28.11 interrupts the circulation of all electrical power between the node link considered and the first conductor 21, in the first link 26.11.
  • an electrical cut-off device may comprise one or more current cut-off devices, in particular of the switch type, arranged in parallel and/or in series between an input point of the device and an output point of the device.
  • an electrical cut-off device prevents the flow of current through the device.
  • an electrical cut-off device allows an electrical current to flow through the device.
  • An electrical cut-off device may comprise one or more circuit breaker type devices, optimized to interrupt an established current, and/or one or more disconnector type devices, optimized to maintain electrical insulation between its two terminals when it is in a state open.
  • Such devices can be mechanical, electronic or hybrid devices.
  • the first device of electrical cutoff 28.11 is preferably of the mechanical type, in which the electrical cutoff corresponds to a mechanical separation of two electrodes.
  • the first electrical conductor 21 is connected, via its distal end, to the fourth terminal 14.4 of the HVDC network unit 12, here via a fourth electrical bus 26.4 of the HVDC network unit 12.
  • an electrical cut-off device 28.41 is interposed between the distal end of the first electrical conductor 21 and a connection 26.41 of the fourth electrical bus 26.4.
  • the electrical cut-off device 28.41 is an electrical cut-off device of the mechanical type.
  • the first electrical conductor 21 is capable of being fully insulated, at each of its two ends, by means of an electrical cut-off device of the mechanical type which ensures the interruption of the flow of power between the first electrical conductor 21 and the rest of the infrastructure.
  • the fourth terminal 14.4 is electrically connected to a fourth other electrical network unit 16.4.
  • a protective inductor which can be produced in the form of a dedicated inductive component, such as a coil.
  • Such protective inductors play the role of inductive-type current limiter, and may be provided in particular if the first conductor 21 itself has a low equivalent inductance.
  • other parameters can be taken into account to determine the need for the presence of such a protective inductance, such as for example the type and/or the number of adjacent conductors connected to other connections of the node considered, and/or the number and/or the power of the electrical power converter(s) connected to other links of the node considered.
  • the link node 26.1 illustrated in FIG. 1 comprises a second link 26.12 which, in this example, is electrically connected to a second electrical conductor 22, belonging to a second power transmission line of the HVDC network unit 12, via a second power cut 28.12.
  • this second electrical conductor 22 is connected, by its distal end, to the third terminal
  • an electrical cut-off device 28.31 is interposed between the distal end of the second electrical conductor 22 and a connection of the third electrical bus 26.3.
  • the link node 26.1 illustrated in FIG. 1 also includes a third link 26.13.
  • the third link 26.13 is electrically connected to another electrical network unit.
  • the passage of a third electrical power flow is permitted through the third link 26.13.
  • This third power flow is controlled by at least one third electrical cut-off device 28.13, associated with the third link, which has an open state and a closed state.
  • a current cut-off device 29.1 which will be called an external cut-off device with respect to the HVDC network unit 12 considered, is electrically arranged between the electric power converter 18.1 towards the first other unit electrical network 16.1 and this same other electrical network unit 16.1 strictly speaking.
  • the external cut-off device 29.1 is an AC voltage cut-off device.
  • the link node 26.1 illustrated in FIG. 1 has a fourth link
  • the second terminal 14.2 is connected, within the HVDC network unit 12, only to the first terminal 14.1 of the HVDC network unit 12, here by the third electrical conductor 23.
  • the HVDC network unit 12 comprises another electrical conductor 24 which is connected, by a first end, to the third terminal 14.3 of the HVDC network unit 12, here via an electrical cut-off device 28.32 .
  • This other electrical conductor 24 is connected, by its second end, to the fourth terminal 14.4 of the HVDC network unit 12, here via an electrical cut-off device 28.42.
  • the HVDC network unit 12 of FIG. 1 is a network unit which is meshed, in the sense that it has at least two points, here two terminals, which are electrically connected by two electrical paths which are at least partly distinct.
  • electrical power can be transmitted between two terminals, here the first terminal 14.1 and the fourth terminal 14.4 along two electrical paths which are at least partly distinct.
  • the HVDC network unit can take other configurations, for example a star network unit, or, as in the example of Fig. 2, take the form of a point-to-point network unit.
  • FIG. 3 There is shown in FIG. 3 a first embodiment of a cut-off device 28 in accordance with the teachings of the invention.
  • FIG. 3 it has been illustrated that such a cut-off device 28 is intended to be implemented in an electrical installation comprising a DC high voltage source 17 electrically connected to at least one conductor 21 of a downstream electrical line, which may comprise an airline.
  • the DC high voltage source 17 comprises for example, as seen above in relation to FIG. 1, an electric power converter 18 which is also supplied by another network unit 16, for example an alternating current network unit.
  • the cut-off device 28 is intended to be interposed between the DC high voltage source 17 and the conductor 21 of the downstream electric line.
  • the cut-off device 28 of FIG. 3 can correspond for example to one or the other of the cut-off devices 28.11, 28.12, 28.14, 28.22, 28.31, 28.32, 28.41, 28.42 of FIG. 1 which are linked to an electrical conductor of a power transmission line without the interposition of another switching device.
  • the cut-off device 28 of FIG. 3 can correspond for example to one or the other of the switching devices 28.1, 28.2 which are respectively linked to the electrical conductor of the power transmission line.
  • the cut-off device 28 designed to cut off an electric current at high DC voltage, comprises a main circuit 34, in which circulates, in a conduction configuration C_COND of the cut-off device, a nominal current which is for example greater than 500 Amps, or even greater than 1000 Amps, under a nominal continuous service voltage which is for example greater than 75,000 volts.
  • the main circuit 34 of the cut-off device 28 extends between an upstream point 36 of the main circuit, which is intended to be electrically connected to the DC high voltage source 17, and a downstream point 38 of the main circuit, which is intended to be electrically connected to the conductor 21 of a downstream power line.
  • the cut-off device 28 comprises at least a first cut-off module 40.1 comprising at least one cut-off switch 42.1 which is interposed in the main circuit 34 between a first primary point 44.1 and a first secondary point 46.1 of the main circuit 34.
  • the first breaking module is represented here in a simplified way by a simple switch.
  • a cut-off switch may have primary contacts and secondary contacts electrically in parallel.
  • a cut-off switch may include arc blowout means.
  • the first primary point 44.1 and the first secondary point 46.1 are located in this order in the main circuit 34 between the upstream point 36 and the downstream point 38.
  • the cut-off device is represented with a single cut-off module 40.1, but it will be seen later that the cut-off device 28 may comprise several cut-off modules interposed successively in the main circuit 34 between the upstream point 36 and the downstream point 38 .
  • the cut-off switch 42.1 is capable of being controlled between an open state and a closed state to respectively determine an open state and a closed state of the first cut-off module.
  • cut-off switch 42.1 acts as a circuit breaker.
  • the cut-off switch 42.1 of a cut-off module can be formed of several switches arranged in series and/or in parallel to ensure the current cut-off function.
  • the cut-off device 28 also comprises an isolation switch 48 which is interposed in the main circuit 34 of the cut-off device 28 between the upstream point 36 and the first primary point 44.1, the isolation switch 48 being capable of to be controlled between an open state and a closed state.
  • the isolation switch 48 acts as a disconnector.
  • the cut-off device 28 comprises a pre-charge circuit 50 which extends between the first primary point 44.1 and the earth 52 and which comprises at least one pre-charge capacitor 54, at least one pre-charge resistor 56 and a pre-charge switch 58. It will be seen that different arrangements are possible for the pre-charge capacitor 54, the pre-charge resistor 56 and pre-charge switch 58 in pre-charge circuit 50. In the example of FIG. 3, one finds successively in the pre-charge circuit 50, going from the first primary point 44.1 to the ground 52, first the pre-charge switch 58, then the pre-charge resistor 56, then the capacitor pre-charge 54.
  • the precharge capacitor 54 can for example comprise a single physical component, or be formed of several distinct physical components which are then arranged in series and in parallel under the form of a capacitive system electrically equivalent to capacitor 54 illustrated.
  • the cut-off device 28 has different configurations, which allow the cut-off device 28 to perform different functions vis-à-vis the HVDC network unit 12
  • Figures 4A-4B; 5A-5B; 6A-6D; 7A-7D different switching sequences of the different switches have been illustrated, thus implementing different configurations of the switching device 28.
  • the breaking device 28 has a CJSOL isolation configuration in which the first primary point 44.1 is isolated from the upstream point 36, with the isolation switch 48 in its open state, and is isolated from the downstream point 38, with the cut-off switch 42.1 in its open state.
  • the downstream point 38 is therefore electrically isolated from the upstream point 36.
  • the electrical conductor 21 of the power transmission line, which is connected to the downstream point 38 is electrically isolated from the voltage source 17 which is connected to the upstream point 36.
  • a breaking module comprises a switch formed by several successive cut-off switches in the main circuit 34 (see the examples described later with reference to Figs. 9A, 9B, 13 and 14A)
  • all the cut-off switches of the module are preferably in their open state when the switchgear is in its CJSOL isolation configuration.
  • the pre-charge switch 58 when the cut-off device 28 is in its CJSOL isolation configuration, the pre-charge switch 58 is in its open state.
  • the pre-charge switch 58 could be in its closed state, without this calling into question the fact that the first primary point 44.1 is electrically isolated from the upstream point 36 and from the downstream point 38, nor consequently the fact that the electrical conductor 21 of the power transmission line, which is connected to the downstream point 38, is electrically isolated from the voltage source which is connected to the upstream point 36.
  • the cut-off device 28 allows the nominal electric current to flow through the cut-off device 28, from the upstream point 36 to the downstream point 38, therefore from the voltage source 17, 18 towards the electrical conductor 21 of the power transmission line.
  • the principle of this conduction configuration C_COND is, for the switching device of FIG. 3, shown in FIG. 7C.
  • the isolation switch 48, and the cut-off switch 42.1 are both in their closed state.
  • all the cut-off modules 40.1, 40.2, ..., 40.n are in their closed state.
  • a cut-off module comprises a switch formed by several successive cut-off switches in the main circuit 34
  • all the cut-off switches of the module are in their closed state when the cut-off device 28 is in its conduction configuration C_COND .
  • the pre-charge switch 58 is open to isolate the first primary point from ground.
  • the breaking device 28 can also be configured in a C_CH charging configuration which aims to electrically charge the pre-charge capacitor 54 of the pre-charge circuit 50.
  • the principle of this configuration loading C_CH is, for the breaking device of FIG. 3, shown in Figure 6C.
  • precharge switch 58 is in a closed state such that precharge capacitor 54, precharge resistor 56, and precharge switch 58 are all electrically in series.
  • the pre-charging circuit 50 between the first primary point 44.1 and the ground 52, while the first primary point 44.1 is electrically isolated from the downstream point 38 of the cut-off device 28 but electrically connected to the upstream point 36 to allow the charging of the pre-charge capacitor.
  • the electrical energy coming from the voltage source 17 to which the upstream point 36 is connected is capable of charging the pre-charge capacitor 54.
  • the isolation switch 48 is in its closed state and the cut-off switch 42.1 is in its open state.
  • the cut-off switch 42.1 is in its open state.
  • a cut-off module comprises 40.1, 40.2, ..., 4O.n, a switch formed by several successive cut-off switches in the main circuit 34, at least one cut-off switch, or even all the cut-off switches of the module are in their open state when the cut-off device 28 is in its C_CH loading configuration. Similarly, in the event of the presence of another switch between the first primary point 44.1 and the voltage source 17, these will be in their closed state.
  • the cut-off device 28 can also be configured in a C_PCH pre-charge configuration to allow discharge of the pre-charge capacitor in the conductor 21 of the downstream power line.
  • the pre-charge switch 58 is in its closed state so that the pre-charge capacitor 54, the pre-charge resistor 56 and the pre-charge 58 are all electrically in series in the pre-charge circuit 50 between the first primary point 44.1 and ground 52, while the first point primary 44.1 is electrically isolated from the upstream point 36 of the cut-off device 28 but electrically connected to the downstream point 38.
  • the isolation switch 48 is in its open state and the cut-off switch 42.1 is in its closed state.
  • the upstream cut-off device is referred to as the one of these two cut-off devices which is located at the upstream end of the electrical conductor 21, therefore between the conductor 21 which was the subject of the electrical fault and the source voltage 17. Consequently, the downstream cut-off device is the one of these two cut-off devices which is located at the downstream end of the electrical conductor 21.
  • the upstream cut-off device is, for the first electrical conductor 21, the cut-off device 28.11, the state downstream cut-off device then, for this first electrical conductor 21, the cut-off device 28.41.
  • the notion of two upstream and downstream therefore depends on which end of this conductor is connected to what can be considered as a high voltage direct current voltage source.
  • it will always be the same end of the conductor which can be considered as the upstream end.
  • a first end of the electrical conductor 21 can be connected for example to a wind farm, while the other end can for example be connected to a distribution network and/or to an electricity consumer.
  • the end connected to the wind farm will be the upstream end.
  • which of the ends of the electrical conductor will be the upstream end may depend on the instantaneous state of the installation.
  • which of the two ends of the first electrical conductor 21 is the upstream end may depend on the state, for example, of the other network units 16.1, 16.4 which are respectively connected respectively to each of the two ends of this first electrical conductor 21.
  • the upstream end of the electrical conductor 21 of the power transmission line has been illustrated as being connected to what, at least at the instant of re-closure of the line, is considered to be a voltage source DC high voltage 17.
  • the cut-off device 28 illustrated in FIG. is considered to be a voltage source DC high voltage 17.
  • Such a cut-off device can be used to implement a process for evaluating the integrity of an electrical conductor 21 in an electrical power transmission line in an electrical installation 10 comprising a main high voltage source. 17 electrically connected to the electrical conductor 21 with an upstream current cut-off device 28 interposed between the main voltage source 17 and the electrical conductor 21.
  • the upstream cut-off device 28 In an initial state, when the electrical conductor 21 is electrically insulated from the installation, the upstream cut-off device 28 is in a CJSOL insulation configuration. Furthermore, the electrical conductor 21 is, at a distal end, connected to a downstream electrical cut-off device which, in the initial state, is in a CJSOL insulation configuration so that, in the initial state, the conductor electrical is, except for a possible electrical fault affecting the electrical conductor 21, electrically isolated from the installation 10 and the environment.
  • the evaluation process envisaged comprises at least one step of precharging the electrical conductor 21 during which an auxiliary auxiliary voltage source, separate from the main voltage source 17, is connected to the electrical conductor of the electrical power transmission line, to energize the electrical conductor 21 while maintaining the electrical conductor isolated from the main voltage source 17 and from the rest of the electrical installation 10.
  • the auxiliary voltage source is formed by the at least one pre-charge capacitor 54 of the pre-charge circuit 50 such that the step of pre-charging the electrical conductor 21 is carried out by bringing the charging device upstream cut in its C_PCH pre-charge configuration.
  • the auxiliary source could comprise another electrical network, or a generator, possibly with a power converter, but in any case separate from the voltage source.
  • main 17 which delivers the nominal service voltage to the HVDC network unit 12.
  • the evaluation process envisaged comprises, during or after the driver pre-charging step, at least one parameter determination step comprising the determination of at least one current or voltage parameter in the electrical line. downstream, and an evaluation step during which the integrity of the electrical conductor 21 is evaluated as a function of the at least one parameter determined during the parameter determination step.
  • the electrical conductor 21 In the event, unless there is an electrical fault affecting the electrical conductor 21, the electrical conductor 21 is located, on the side of its downstream end, electrically isolated from the installation 10 and from the 'environment. Therefore, the electrical potential of the electrical conductor 21, which results from this discharging of the pre-charge capacitor in the electrical conductor whose state of health, and therefore the integrity, is to be assessed, will be different depending on the presence or no electrical fault affecting this electrical conductor. Also, by evaluating the electrical potential of the electrical conductor 21, an indication of the integrity of this electrical conductor 21 can be deduced therefrom.
  • the evaluation process is carried out by bringing the electrical conductor 21 whose integrity is to be evaluated to a test potential level whose value is for example greater than or equal to at least 50%, preferably greater than or equal to 70% of the value of its nominal electrical potential in service, when the power line is subjected to the nominal service voltage of the HVDC network unit 12.
  • a test potential level whose value is for example greater than or equal to at least 50%, preferably greater than or equal to 70% of the value of its nominal electrical potential in service, when the power line is subjected to the nominal service voltage of the HVDC network unit 12.
  • a cut-off device 28 for example one of those illustrated in the figures, comprising at least one pre-charge capacitor 54
  • the evaluation process can then comprise several successive pre-charging steps, separated by steps of recharging the pre-charging capacitor 54, preferably by maintaining the electrical conductor 21 electrically isolated from the main voltage source 17 , as will be described below, in order not to disturb the latter in the event of a persistent electrical fault in the electrical conductor 21.
  • the evaluation process continues, without going through the conduction configuration C_COND of the power cut, that is to say without connecting the electrical conductor 21 whose integrity is to be assessed with the main voltage source 17, by a step of recharging the precharging capacitor during which the device is brought into the charging configuration C_CH, then successively, still without connecting the electrical conductor 21 whose integrity is to be assessed with the main voltage source 17, by a new electrical conductor pre-charging step and a new parameter determination step , according to a pre-charge cycle.
  • the step of determining the current and/or voltage parameter in the line can be carried out after each pre-charging step, or possibly after a predetermined number of successive pre-charge steps.
  • the pre-charge capacitor 54 it is necessary to dimension the pre-charge capacitor 54 so that the energy which it is capable of accumulating allows, in a reasonable number of pre-charge cycles, to reach , in the electrical conductor 21 , the desired test potential level, which will for example be greater than or equal to at least 50%, preferably greater than or equal to 70% of the value of the nominal electrical potential in service in the electrical conductor 21 , when the power line is subjected to the rated service voltage of the HVDC network unit 12.
  • the precharge capacitor 54 may be at least 10% of the equivalent capacitance of electrical conductor 21 (the capacitance equivalent of a conductor being the linear capacity of the conductor multiplied by the length of this conductor). In practice, the equivalent capacitance of the pre-charge capacitor 54 may thus be greater than 1 microfarad (pF), or even greater than 5 microfarads
  • pre-charge capacitor 54 By providing the possibility of having several pre-charge cycles to reach the desired test potential level, it is possible to reduce the equivalent capacitance of the pre-charge capacitor 54, and therefore its bulk and its cost. Thus, it will generally be possible to make do with a pre-charge capacitor 54 having an equivalent capacitance of less than 20 microfarads (pF), or even in certain cases an equivalent capacitance of less than 10 microfarads (pF).
  • the equivalent capacitance of pre-charge capacitor 54 may thus be within the range from 1 microfarad (pF) to 20 microfarads (pF), or even within the range from 5 microfarads (pF) to 20 microfarads (pF ).
  • V 2 itest: the desired test potential level in conductor 21
  • V 12 the nominal operating voltage in the HVDC network unit 12 n : a maximum number of pre-charge cycles which are authorized to reach, in the electrical conductor 21 , the desired test potential level.
  • the equivalent capacitance of the pre-charge capacitor 54 can be determined and/or refined empirically, for example by digital simulation or by a few experimental tests.
  • the pre-charge capacitor 54 must be able to withstand a voltage across its terminals which is at least equal to the nominal operating voltage in the HVDC network unit 12, for example be able to withstand a voltage at its terminals which is in the range of 1 to 2 times the nominal operating voltage in the HVDC array unit 12. disconnection in parallel with a surge protector. In such cases the pre-charge capacitor 54 must be able to hold a voltage across its terminals which is equal to the protection voltage of the surge protector, which is for example included in a range ranging from 1.5 and 1.7 times the voltage rated service in the HVDC network unit 12.
  • This closing control method includes a process for evaluating the integrity of the electrical conductor.
  • This closing control method of a cut-off device 28 is part of the general framework of an electrical protection method 100, a schematic flowchart of which is illustrated in FIG. 8.
  • FIGS. 4A, 4B, 5A, 5B, 6A-6D and 7A-7D schematically describe the different successive states of the cut-off device during such a method. piloting.
  • FIG. 4A describes the configuration of the switching device of FIG. 3, just after a preliminary step 120 of electrical insulation of the electrical conductor 21 considered, for example following the detection 110 of an electrical fault in this electrical conductor 21.
  • the pre-charge switch 58 is in its open state.
  • Fig. 4B it could be expected to be in its closed state.
  • the capacitor 54 of the pre-charging circuit is in a charged state.
  • the first step of the closing control method can be a step similar to the step of recharging the pre-charge capacitor 54 which will be described below.
  • the preparation process 130 it is possible, depending on the embodiments, to provide a preparation process 130, an example of which will be described below.
  • At least one step of precharging the conductor 141 is carried out, comprising switching the cut-off device 28 to its pre-charge configuration C_PCH, described above and illustrated in FIG. 5B, to energize the electric conductor of the electric power transmission line which is arranged downstream of the downstream point 38 of the cut-off device 28.
  • the driver pre-charging step 141 first includes the closing of the pre-charging switch 58, and then the closing of the cut-off module(s) 40.1, 42.1.
  • the evaluation process 140 comprises at least a parameter determination step 143 comprising the determination of at least one current or voltage parameter in the main circuit 34 or in the downstream electrical line.
  • the at least parameter to be determined can for example comprise or be selected from:
  • the electric potential of the first conductor 21 can typically be determined by means of the voltage between this first conductor 21 and the earth, or by means of the voltage between this first conductor 21 and another conductor, in particular another conductor of the same electric power transmission line.
  • the parameter to be determined is measured, or determined from a measurement.
  • the first electrical conductor 21 and/or the main circuit 34 of the switching device 28 is preferably equipped with a measuring device 32.1, 32.2 delivering a measurement result used for determining the parameter.
  • the measuring device may include in particular a voltmeter and/or an ammeter. It will be noted that, in certain cases, the parameter can be measured or be determined from a measurement in the link of a link node to which the electrical conductor 21 is connected via the switching device 28.
  • a delay step 142 between the passage 141 of the switching device 28 to its pre-charge configuration and the step 143 of parameter determination.
  • This delay step 142 can be provided for example to wait for the stabilization of the electrical conditions in the electrical conductor 21.
  • the parameter to be determined is a parameter linked to the final electrical potential in the electrical conductor, resulting from the pre-charging of the conductor by passage of the cut-off device 28 to its pre-charging configuration C_PCH.
  • Such a delay step 142 can for example have a duration of between 1 ms and 20 ms milliseconds.
  • the parameter to be determined relates to a variation of current or electrical potential in the electrical conductor 21
  • the evaluation process 140 can include a step 144 of evaluating the integrity of the electrical conductor 21.
  • this evaluation step 144 can include a comparison between the parameter that has been determined and a threshold value, which may be predetermined, or may be calculated according to the conditions under which the evaluation step takes place.
  • This threshold value may be the desired test potential level described above, or may be another value. Indeed, if the threshold value of the parameter is reached or exceeded, it can be deduced that the electrical conductor is not, or is no longer, affected by an electrical fault, thus resulting in a positive evaluation of the integrity of the electrical conductor 21.
  • the value determined for the parameter will make it possible to deduce that the electrical conductor remains affected by an electrical fault, thus resulting in a negative evaluation of the integrity of the electrical conductor 21. In some cases, the value determined for the parameter will make it possible to deduce that the electrical conductor remains affected by an electrical fault, thus leading to a negative evaluation of the integrity of the electrical conductor 21 , even after a single pre-charging step of the electrical conductor. However, in some cases, the value determined for the parameter does not make it possible to conclude as to the integrity of the electrical conductor. For example, this situation may be one in which the determined parameter does not make it possible to conclude that a fault is present, but that the electrical potential reached in the electrical conductor 21 following the precharging step has not reached the test electric potential value.
  • the complete closing of the current breaking device by passing the current breaking device to its conduction configuration C_COND is continued if a voltage value in the main circuit 34 of the cut-off device 28, or in the downstream electrical line, exceeds a threshold value.
  • the method for controlling the switching device may include a decision step, during which it is decided, depending on the at least one parameter determined during the parameter determination step, to the continuation or not of the complete closing of the current breaking device by passage of the current breaking device to the conduction configuration C_COND.
  • this complete closing continuation decision step therefore results in a positive continuation decision, if the evaluation of the integrity of the electrical conductor could be carried out and is positive.
  • this step of deciding to continue with full closure therefore results in a negative continuation decision, if the evaluation of the integrity of the electrical conductor could not be carried out or is negative.
  • the evaluation step and the decision step are one and the same step 144.
  • this step can include a comparison between an electrical potential value of the first conductor 21, determined in determining step 143, and a threshold value, for example the desired test potential level described above.
  • one and/or the other of the evaluation step and the decision step can be based on the determination of several parameters.
  • the method triggers a continuation 160 of the complete closing of the cut-off device 28.
  • FIG. 7A An example of a process 160 for continuing the complete closing of the breaking device 28 is illustrated by the succession of Figs. 7A to 7C.
  • the cut-off device 28 passes for example from the state of FIG. 7A, corresponding to the breaking device 28 in its C_PCH precharge configuration, in the state of FIG. 7C corresponding to cut-off device 28 in its conduction configuration C_COND.
  • this can be done in particular by first providing the opening 161 of the pre-charge switch 58 before proceeding with the closing 163 of the isolation switch 48 of the cut-off device 28 which makes it possible to bring the device into its conduction configuration C_COND.
  • the isolation switch 48 is the one which is closed last to reach the conduction configuration C_COND.
  • the process 160 of continuing the complete closing of the breaking device 28 ends with the step 163 of switching the breaking device 28 to its conduction configuration C_COND.
  • the process 160 of continuing the complete closing of the breaking device 28 may include additional steps, in particular steps prior to step 163 of switching the breaking device 28 to its conduction configuration C_COND. These additional steps 162 can for example allow a reconfiguration of the cut-off device 28, in particular with a view to enabling it to be ready for a new power cut in the event of detection of an electrical fault affecting the electrical conductor 21.
  • the method can continue, without going through the conduction configuration C_COND of the current breaking device, with a step 180 of recharging the pre-charge capacitor during which the device is brought into the charging configuration C_CH, then successively by a new driver pre-charging step 141 , a new parameter determination step 143 , and a new evaluation and/or decision step 144 , according to a new pre-charge cycle. Provision can be made for this new pre-charging cycle to be implemented only if the evaluation step has not previously resulted in a negative evaluation of the integrity of the electrical conductor.
  • this pre-charge cycle may repeat itself several times in succession as long as the evaluation and/or decision step is not positive, therefore as long as the method does not continue with a process 160 of complete closing of the breaking device 28.
  • the number of pre-charge cycles will be limited for a given attempt to re-close the cut-off device 28.
  • a verification step 170 of the number of pre-charges performed For example, each time the evaluation and/or decision step 144 is not positive, it is possible to increment a counter by one unit, and verify, during the verification step 170, that the value of this counter does not exceed a maximum value.
  • the control process can be terminated 190, without having resulted in complete re-closing of the cut-off device.
  • the decision step is negative, the closing control process is interrupted. In this case, it is preferable to bring the cut-off device 28 into its CJSOL isolation configuration.
  • control method can restart a new pre-charge step 141 of the driver 21, but after having carried out a recharging step 180 of the pre-charge capacitor 54.
  • the recharging step 180 of the pre-charge capacitor 54 includes:
  • the control method to include, after the preliminary step 120 of electrical insulation of the electrical conductor in question but before a first step of pre-charging the conductor 141 , a preliminary step 132 of recharging the capacitor of pre-load, for example within the preparation process 130.
  • the preparation process 130 can also include other preparation steps 131.
  • FIG. 3 illustrates a particularly simple embodiment of a switching device according to the invention.
  • a cut-off device 28 will comprise a single cut-off module 40.1 between the first primary point 44.1 and the downstream point 38.
  • Other embodiments will comprise, downstream of the first cut-off module 40.1 in the main circuit 34 of the cut-off device 28, at least one last cut-off module 40.n comprising at least one cut-off switch 42.n interposed in the main circuit 34 between a last primary point 44.n, downstream of the first secondary point 46.1, and a last secondary point 46.n of the circuit main 34.
  • the cut-off switch 42.n of the last cut-off module 4O.n is capable of being controlled between an open state and a closed state to respectively determine an open state and a closed state of the last cut-off module 4O.
  • certain cutoff devices 28 will have only two cutoff modules, between the first primary point 44.1 and the downstream point 38, namely therefore a first cut-off module 40.1 and a last cut-off module 40.n, the last cut-off module then also being the second cut-off module.
  • some cut-off devices 28 will include, in the main circuit 34 of the cut-off device 28, between the first cut-off module 40.1 and the last cut-off module 40.n, at least one additional cut-off module 40.2,...
  • such a cut-off device 28 may comprise a single additional cut-off module interposed in the main circuit between the first cut-off module and the last cut-off module, or several additional cut-off modules successively interposed, in the main circuit, between the first break module and the last break module.
  • the primary point 44.i+1 of the one downstream may be electrically merged with the secondary point 46.i of that which is upstream, in the sense that the two points are always at the same electric potential.
  • Such a cut-off assistance circuit 7O.i is a device which, when the cut-off module passes from its closed state to its open state, will promote the cut-off of the electric current through the switch of cutoff 42.i of the cutoff module 4O.i considered.
  • a cut-off assistance circuit 70.i will make it possible to transiently reduce the intensity of the electric current in the cut-off switch 42.i with which it is electrically associated in parallel, or even will allow, in a transient way , to tend to the cancellation, or the inversion of the direction of circulation, of the electric current in the cut-off switch 42.i with which it is electrically associated in parallel.
  • the pre-charge capacitor 54.i will advantageously also be used to ensure the function of facilitating the cutoff.
  • the pre-charge capacitor 54.i will be used for two different functions, which will be a source of cost and bulk reduction for a cut-off device 28 having both a circuit of cut-off assistance and a pre-charge circuit as described above.
  • a cut-off assistance circuit 7O.i comprises, successively and in this order from the primary point 44.i associated with the module considered, the at least one pre-charge capacitor 54.i and an activation switch 72.i, with a tapping point 76 between the two in the cut-off assistance circuit 7O.i.
  • the pre-charge circuit comprises a first section, which is common with the cut-off assistance circuit 70.i, which extends between the first primary point 44.1 and the tapping point 76 and which comprises the at least one pre-charge capacitor 54.i, and a second section, distinct from the circuit cut-off assistance 7O.i, which extends between the tapping point 76 and the earth 52 and in which the pre-charge switch 58 is interposed.
  • the preparation process 130 within the control method may include a preparation step during which all current flow is cut off in the cut-off assistance circuit between the tapping point and the secondary point, for example using a switch placed between these two points.
  • FIG. 9A Illustrated in FIG. 9A a first embodiment of a cut-off device 28 whose cut-off module 40.1 comprises both a cut-off assistance circuit 70.1 and a pre-charge circuit 50 as described above.
  • This embodiment comprises a single cut-off module 40.1 between the first primary point 44.1 and the downstream point 38.
  • This embodiment of a cut-off device 28 extends between an upstream point 36 and a downstream point 38 and can therefore be used instead of the embodiment illustrated in FIG. 3.
  • Such a breaking module is described in more detail in document WO 2020/136340 to which reference may be made for a detailed description.
  • This single cut-off module 40.1 comprises a cut-off switch
  • breaking module 40.1 can each be controlled between an open state and a closed state.
  • breaking module 40.1 is here unique in the breaking device 28, the first secondary point 46.1 of the breaking module 40.1 can be considered as electrically coincident with the downstream point 38 of the breaking device 28, in the sense that the two points are always at the same electrical potential.
  • the cut-off switch 42.1 comprises: - a primary surge protector 66.1 arranged in parallel with the primary switch 60.1 between the first primary point 44.1 and the first intermediate point 64.1,
  • a secondary surge protector 68.1 arranged electrically in parallel with the secondary switch 62.1 between the first intermediate point 64.1 and the first secondary point 46.1.
  • surge protectors make it possible to limit the amplitude of the potential difference across the terminals of the switch in parallel with which they are arranged.
  • surge arresters are known in particular, which may in particular comprise varistors (or varistors) and “TVS” (Transient Voltage Suppressor) diodes, such as “TransilTM” diodes.
  • the primary surge arrester 66.1 and/or the secondary surge protector 68.1 can each comprise a metal oxide varistor (or MOV, meaning “metal oxide varistor”).
  • the cut-off assistance circuit 70.1 of the cut-off switch 42.1 extends between the first primary point 44.1 and the first secondary point 46.1 in the form of a capacitive buffer circuit which extends electrically in parallel with the assembly formed by the primary switch 60.1 and the secondary switch 62.1, and electrically in parallel with the assembly formed by the primary surge protector 66.1 and the secondary surge protector 68.1, and which comprises a switch of activation 72.1 and a buffer capacitor which is here formed by the pre-charge capacitor 54.1.
  • the capacitive buffer circuit forming a cut-off assistance circuit 70.1 does not include a dedicated inductive component.
  • the capacitive buffer circuit forming a cut-off assistance circuit 70.1 may comprise a tertiary surge protector 74.1 arranged in parallel with the activation switch 72.1, for example directly across the terminals of the activation switch 72.1.
  • the cut-off assistance circuit 70.1 comprises, successively and in this order from the first primary point 44.1, the at least one pre-charge capacitor 54.1 and an activation switch 72.1, with a tapping point 76 between the two in the cut-off assistance circuit 70.1.
  • the pre-charge circuit 50 comprises a first section, which is common with the cut-off assistance circuit, which extends between the first primary point 44.1 and the tapping point 76 and which comprises the at least one pre-charge capacitor 54.1 .
  • the pre-charge circuit 50 comprises a second section, separate from the cut-off assistance circuit 70.1, which extends between the tapping point 76 and the earth 52 and in which the pre-charge switch 58 is interposed.
  • the pre-charge resistor 56 of the pre-charge circuit 50 is arranged in the second section, separate from the cut-off assistance circuit 70.1, which extends between the tapping point 76 and the ground 52 , therefore outside of the cut-off assistance circuit 70.1. It is understood that, in this second section which extends between the tapping point 76 and the earth 52, the pre-charge resistor 56 of the pre-charge circuit 50 could be arranged on one side or the other of the pre-charge switch.
  • a configuration switch 78.1 is provided in the section of the cut-off assistance circuit which is separate from the pre-charge circuit 50.
  • the configuration switch 78.1 is arranged between the tertiary surge protector 74.1 and the downstream point 38. This configuration switch 78.1 is closed in a cut-off configuration C_C of the cut-off device 28, during which the cut-off assistance circuit 70.1 is active to interrupt the flow of current in the cut-off switch 42.1 during opening.
  • This configuration switch 78.1 is in its open state in the C_CH charging and C_PCH pre-charging configurations of the cut-off device 28, to prevent the electrical conductor 21, connected to the downstream point 38, from being able to discharge through the circuit cut-off assistance 70.1, in particular through the tertiary surge protector 74.1.
  • this configuration switch 78.1 is in its closed state in conduction configuration C_COND to anticipate a possible need to re-open the cut-off device 28.
  • the pre-charge capacitor 54 is in a discharged state at the moment when it is desired that it operates in the context of the assistance. at the cut. It is therefore necessary to provide a discharge circuit for the pre-charge capacitor 54.1.
  • a discharge circuit (not shown in the figures) can be a passive discharge circuit, comprising no active component, for example comprising a discharge resistor arranged in parallel with the pre-charge capacitor 54.
  • such a discharge resistor has a high electrical resistance value so that the dipole which consists of the pre-charge capacitor 54 and the discharge resistor arranged in parallel, has a significant time constant with respect to an electrical cut-off delay in the secondary switch 62.1, for example a time constant greater than 50 milliseconds, preferably greater than 100 milliseconds.
  • Another type of discharge circuit may include at least one active component, such as a controlled switch.
  • a discharge circuit could comprise a controlled switch which would be arranged directly in electrical series with the discharge resistor mentioned above, all of these two components being in parallel with the pre-charge capacitor 54.1. When the controlled switch would be switched to a closed state letting the current flow, a discharge circuit would form between the two plates of the pre-charge capacitor 54.
  • a step is provided comprising the mechanical opening of the primary switch 60.1 and of the secondary switch 66.1.
  • the two switches can be opened mechanically simultaneously, or successively in any order.
  • Such a step of opening the two switches can be triggered in the presence of an electrical fault in the electrical installation, in particular in the electrical conductor of the downstream line which is connected to the downstream point 38.
  • the mechanical opening of the two switches 60.1, 66.1 of the cut-off switch 42.1 does not allow, on its own, the electrical opening in the sense of interrupting the passage of current through the cut-off device 10, by the fault of the establishment of an electric arc through each of two switches 60.1, 66.1.
  • the method provides for cutting off the current in the open primary switch 60.1 to cause the appearance, at the terminals of the primary switch 60.1, of a voltage greater than the transition voltage of the primary surge protector 66.1 specific to the switch to a current-conducting mode.
  • an oscillation circuit as described in one or other of documents WO-2020/136340, WO-2015/103857, EP-3,091,626, CN-103,296,636 and WO-2012/100831, combining in series a capacitor and a dedicated inductive component , to create an oscillating current to impose a zero crossing of the current in the open primary switch 60.1.
  • the current cut in the open primary switch 60.1 can be obtained by other means, in particular by suitable sizing of the primary switch 60.1, even if this sizing leads to a bulkier and/or more expensive primary switch. than that which can be used if an oscillation circuit is present.
  • this breaking of the current through the primary switch 60.1 forces the current through the breaking device 28 to charge the pre-charging capacitor 54.1, causing a voltage rise across its terminals, which results in the appearance of this same voltage at the terminals of the primary surge protector 66.1, and therefore of the same voltage at the terminals of the primary switch 60.1.
  • this voltage reaches the transition voltage of the primary surge protector 66.1, which then sees its resistance vary to limit the increase in voltage, which reaches a plateau. At this stage, it is considered that the primary surge protector 66.1 becomes conductive for the current.
  • the cut-off assistance circuit is activated by closing the activation switch 72.1. It will be assumed that the configuration switch will have been previously brought into its closed state, otherwise it can be done at this instant. This allows, in the cut-off assistance circuit 70.1, the passage of a clean current to charge the pre-charge capacitor 54.1 and to shed the current in the secondary switch 62.1. In the initial state, the pre-charge capacitor 54.1 is discharged, for example by the presence of the discharge circuit.
  • the cut-off device 28 is configured so that, in the initial state, that is to say on the switching of the activation switch 72.1 to allow passage, in the cut-off assistance circuit 70.1, of a current capable of charging the pre-charge capacitor 54.1, the pre-charge capacitor 54.1 is discharged. Because of this, and because of the presence of a potential difference across the terminals of the primary surge protector 66.1, the current through the device 28 switches to the cut-off assistance circuit 70.1 to charge the pre-charge capacitor 54.1 .
  • the current through the cut-off device 28 is essentially conducted by the cut-off assistance circuit 70.1, which has the consequence of lowering or even d cancel the current which circulated through the secondary switch 62.1, which it should be remembered is in a state of mechanical cut-off, with its contacts separated from each other.
  • This reduction, or even cancellation, of the current through the secondary switch 62.1 will advantageously cause the extinction of the electric arc in the secondary switch 62.1. It is then considered that the secondary switch 62.1 is electrically open and that a voltage can appear at its terminals without risk of re-ignition of the electric arc.
  • This voltage is reflected across the terminals of the secondary surge protector 68.1, which can then play its role of limiting the voltage across the terminals of the secondary switch. It can then be considered that the cut-off device 28 is open, since only a leakage current can flow through the device 28 passing through the primary surge protector 60.1 and through the secondary surge protector 62.1. For this, it is therefore judicious to choose the primary surge protector 60.1 and the secondary surge protector 62.1 so that the sum of their transition voltage is greater than the nominal voltage of the installation.
  • the pre-charge capacitor 54.1 is the only capacitor of the cut-off assistance circuit 70.1, in the sense that there is no capacitor in the section of the cut-off assistance circuit. cutoff 70.1 which is separate from pre-charge circuit 50, here between tapping point 76 and secondary point 46.1.
  • the precharge capacitor 54.1 can take the form of a single physical component, or be formed of several physical components which can be arranged electrically in series and/or in parallel so as to form an equivalent capacitive system. electrically to capacitor 54.1 shown.
  • FIG. 9B For this embodiment of a cut-off device 28 illustrated in FIG. 9A, there is illustrated in FIG. 9B a table in which there is represented, for each of the configurations described above of a switching device 28 according to the invention, the state of the various switches in the configuration represented.
  • Each line of the table corresponds to one of these configurations, and the columns of the table correspond to the switches of the breaking device 28, designated by the corresponding references used in the figures and in the text above.
  • the open state is represented by the number 0, and the closed state is represented by the number 1.
  • the switch can be in one or the other of its states, with the possibility that there is a preferential state depending on the installation considered.
  • the conduction configuration C_COND is obtained by bringing the isolation switch 48 and the cut-off switch 42.1, the latter being here formed by the primary switch 60.1 and the secondary switch 60.2, in their closed state.
  • the pre-charge switch 58 can for example be in its open state.
  • enable switch 72.1 is in its open state and configuration switch 78.1 is in its closed state.
  • the cutoff configuration C_C involves bringing the pre-charge switch 58 into its open state, then the configuration switch 78.1 into its closed state.
  • the cut-off switch 42.1 namely here the primary switch 60.1 and the secondary switch 60.2
  • the activation switch 72.1 is brought into its closed state by so that the cut-off assistance circuit 70.1, which includes the pre-charge capacitor 54.1, can play its cut-off assistance function.
  • the isolation switch 48 is brought into its open state.
  • the CJSOL isolation configuration is obtained by bringing the isolation switch 48, and the cut-off switch 42.1, namely here the primary interior
  • At least one of enable switch 72.1 and configuration switch 78.1 is in its open state.
  • the pre-charge switch 58 is in its open state.
  • the charging configuration C_CH which aims to electrically charge the pre-charge capacitor 54 of the pre-charge circuit 50 is obtained by bringing the isolation switch 48 and the pre-charge switch 58 to their state closed, the cut-off switch 42.1, namely here the primary interior 60.1 and the secondary switch 60.2, being brought into their open state just as the configuration switch 78.1 is also in its open state.
  • the activation switch 72.1 is also in its open state.
  • the pre-charge configuration C_PCH to allow discharge of the pre-charge capacitor 54.1 in the conductor of the downstream electric line is obtained by bringing the isolation switch 48 into its open state, and by bringing the pre-charge switch 58 and cut-off switch 42.1, namely here the primary interior 60.1 and the secondary switch 60.2, in their closed state.
  • the pre-charge switch 58 and cut-off switch 42.1 namely here the primary interior 60.1 and the secondary switch 60.2, in their closed state.
  • FIG. 10A Illustrated in FIG. 10A a variant embodiment of the switching device 28 of FIG. 9A. The alternative embodiment of FIG. 10A is identical to that of FIG.
  • bypass circuit 80 which extends, electrically in parallel with the main circuit 34, between the first primary point 44.1 and a bypass point 82 arranged between the last secondary point, here the first secondary point 46.1 since this embodiment comprises only a single cut-off module 40.1, and the downstream point 38.
  • this bypass circuit is interposed a bypass switch 84 which is in a closed state in the C_PCH precharge configuration and in an open state in the C_CH charging, CJSOL isolation, C_C cutoff, and also in the C_COND conduction configuration.
  • the bypass circuit 80 makes it possible to ensure, for the pre-charge configuration C_PCH, the pre-charge of the electrical conductor 21 of the downstream power transmission line, through a circuit having the most parasitic inductance possible low.
  • the presence of the bypass circuit 80 makes it possible to move the configuration switch 78 to put it in the main line 34 between the first secondary point 46.1 and the bypass point 82. In this position in the breaking device, the configuration switch 78 is closed in the conduction configuration C_COND, and in the breaking configuration C_C of the breaking device 28.
  • the configuration switch 78 In this position in the breaking device, the configuration switch 78 is open in the loading configurations C_CH and pre-charge C_PCH of the cut-off device 28, to prevent the electrical conductor 21, connected to the downstream point 38, from being able to discharge through the cut-off assistance circuit 70.1.
  • This embodiment which makes it possible to move the configuration switch 78 outside the cut-off assistance circuit 70.1, makes it possible to have a cut-off assistance circuit 70.1 having the lowest possible parasitic inductance.
  • FIGs. 11 A and 11 B Illustrated in Figs. 11 A and 11 B two variants of a switching device according to the invention which are derived from a switching device architecture which is described in particular in the documents WO-2016/003357 and WO-201 7/116296, to which will refer in more detail to the operation of the cut-off assistance circuit 70.1.
  • the switching devices 28 of Figs. 11 A and 11 B there is therefore a main circuit 34, in which a nominal direct current flows in a conduction configuration C_COND of the breaking device, the main circuit 34 extending between an upstream point 36 intended to be electrically connected to a DC high voltage source 17 and a downstream point 38 intended to be electrically connected to a conductor 21 of a downstream electric power transmission line.
  • These two embodiments here comprise a single cut-off module 40.1 comprising at least one cut-off switch 42.1 interposed in the main circuit 34 between a first primary point 44.1 and a first secondary point 46.1 of the main circuit 34.
  • the first primary point 44.1 and the first secondary point 46.1 are located in this order in the main circuit 34 between the upstream point 36 and the downstream point 38.
  • These two variant embodiments comprise an isolation switch 48, interposed in the main circuit 34 between the upstream point 36 and the first primary point 44.1.
  • a cut-off assistance circuit 70.1 which extends between the primary point 44.1 and the secondary point 46.1 which correspond to the cut-off module considered.
  • the cut-off assistance circuit 70.1 is provided to promote the extinction of an electric arc which may form between the terminals of the cut-off switch 42.1 when it opens.
  • the cut-off assistance circuit 70.1 comprises, between the primary point 44.1 and the secondary point 46.1 which correspond to the cut-off module considered, at least one dedicated inductive component 90.1, a controlled voltage source 92.1 and a capacitor 54.1.
  • the cut-off assistance circuit 70.1 therefore forms an LC circuit in which current oscillations can be forced.
  • the controlled voltage source 92.1 is controlled to create current alternations of increasing intensity in the cut-off assistance circuit 70.1, until these current oscillations exceed in intensity the fault current in the circuit breaker. cut 42.1.
  • the cut-off assistance circuit 70.1 ends up injecting into the main circuit 34, through the cut-off switch, a counter-current in the opposite direction to the fault current, and d intensity greater than the fault current, causing the current to pass through zero in the cut-off switch 42.1, which leads to the extinction of the electric arc.
  • the cut-off module 40.1 of the embodiment of FIG. 11 A comprises a surge protector 73.1 which is arranged electrically in parallel with the assembly comprising the capacitor 54.1, the controlled voltage source 92.1, and a configuration switch 78.1 which will be detailed later, to limit the voltage across this assembly.
  • the breaking module 40.1 of the embodiment of FIG. 11B includes a surge protector 75.1 which is electrically arranged in parallel with capacitor 54.1 to limit the voltage across capacitor 54.1.
  • 11 A and 11 B include a pre-charge circuit 50 which extends between the first primary point 44.1 and ground 52 and which includes at least one pre-charge capacitor 54.1 at least one pre-charge resistor 56 and a pre-charge switch 58.
  • the cut-off device 28 is configured such that the pre-charge capacitor 54.1 of the pre-charge circuit 50 forms part of the cut-off assistance circuit 70.1, in which it acts as the capacitor of the LC circuit intended to generate the oscillations.
  • the pre-charge circuit 50 comprises a first section, which is common with the cut-off assistance circuit 70.1, which extends between the first primary point 44.1 and a tapping point 76 and which comprises the at least one pre-charge capacitor 54.1.
  • the pre-charge circuit 50 comprises a second section, distinct from the cut-off assistance circuit 70.1, which extends between the tapping point 76 and the earth 52 and in which the pre-charge switch 58 is interposed. Note that the pre-charge resistor 56 of the pre-charge circuit 50 is, in these two variants, arranged in the second section of the pre-charge circuit 50 which extends between the tapping point 76 and the earth. 52, therefore outside the cut-off assistance circuit 70.1.
  • the controlled voltage source 92.1 which comprises for example a point of controlled thyristors and capacitors, is arranged in the part of the cut-off assistance circuit 70.1 which is common with pre-charge circuit 50, here between at least one pre-charge capacitor 54.1 and tapping point 76.
  • the controlled voltage source 92.1 is arranged in the part of the cut-off assistance circuit 70.1 which is separate from the pre-charge circuit 50, here between the tapping point 76 and the secondary point 46.1.
  • the switching devices 28 of Figs. 11 A and 11 B comprise a configuration switch 78.1 in the section of the cut-off assistance circuit 70.1 which is separate from the pre-charge circuit 50.
  • the configuration switch 78.1 is arranged between the tapping point 76 and the downstream point 38.
  • This configuration switch 78.1 is closed in a C_C cut-off configuration of the cut-off device 28, during which the cut-off assistance circuit 70.1 is active to interrupt the flow of current in the 42.1 cut being opened.
  • This configuration switch 78.1 is open in the C_CH charging and C_PCH pre-charging configurations of the cut-off device 28, to prevent the electrical conductor 21, connected to the downstream point 38, from being able to discharge through the assistance circuit at cutoff 70.1.
  • FIG. 11 C Illustrated in FIG. 11 C a table which reads in the same way as that of FIG. 9B, in which there is shown, for each of the configurations described above, a switching device 28 according to one or other of the variants of Figs. 11 A and 11 B, the state of the various switches in the configuration.
  • C_CH charging configuration in which the pre-charge switch 58 is in a closed state so that the pre-charge capacitor 54.1 , pre-charge resistor 56 and pre-charge switch 58 are all electrically in series in pre-charge circuit 50 between first primary point 44.1 and ground 52, while first primary point 44.1 is electrically isolated from the downstream point 38 of the cut-off device 28, in particular by the opening of the cut-off switch 42.1, but electrically connected to the upstream point 36, by the closing of the isolation switch 48 to allow the charging of the capacitor of pre-load 54.1.
  • pre-charge configuration C_PCH in which the pre-charge switch 58 is in its closed state so that the pre-charge capacitor 54.1, the pre-charge resistor 56 and the pre-charge switch 58 are all electrically in series in the pre-charge circuit -load 50 between the first primary point 44.1 and the ground 52, while the first primary point 44.1 is electrically isolated from the upstream point 36 of the cut-off device, by the opening of the isolation switch 48, but electrically connected to the downstream point 38, by closing cut-off switch 42.1 to allow discharge of pre-charge capacitor 54.1 into conductor 21 of the downstream power line.
  • FIG. 12A Illustrated in FIG. 12A a switching device according to the invention which is derived from a switching device architecture which is described in particular in the document K. TAKATA et. para. " HVDC Circuit Breakers for HVDC Grid Applications”, CIGRE AORC 2014, to which reference will be made in more detail for the operation of the breaking assistance device.
  • breaking device 28 of Figs. In the breaking device 28 of Figs.
  • circuit main circuit 34 in which a nominal direct current flows in a conduction configuration of the breaking device, the main circuit 34 extending between an upstream point 36 intended to be electrically connected to a direct high voltage source 17 and a downstream point 38 intended to be electrically connected to a conductor 21 of a downstream electric power transmission line.
  • This embodiment here comprises a single cut-off module 40.1 comprising at least one cut-off switch 42.1 interposed in the main circuit 34 between a first primary point 44.1 and a first secondary point 46.1 of the main circuit 34.
  • the first primary point 44.1 and the first secondary point 46.1 are located in this o rdre in the main circuit 34 between the upstream point 36 and the downstream point 38.
  • This variant embodiment comprises an isolation switch 48, interposed in the main circuit 34 between the upstream point 36 and the first primary point 44.1.
  • a cut-off assistance circuit 70.1 which extends between the primary point 44.1 and the secondary point 46.1 which correspond to the cut-off module considered.
  • the cut-off assistance circuit 70.1 is provided to promote the extinction of an electric arc which may form between the terminals of the cut-off switch 42.1 when it is opened.
  • the cut-off assistance circuit 70.1 comprises, between the primary point 44.1 and the secondary point 46.1 which correspond to the cut-off module considered, at least one dedicated inductive component 90.1, a capacitor 54.1 and an activation switch 72.1.
  • cut-off assistance circuit 70.1 therefore forms an LC circuit in which current oscillations can be forced, here by discharging capacitor 54.1. Indeed, starting from a charged capacitor 54.1, the closing of the activation switch causes the discharge of the capacitor in the cut-off assistance circuit 70.1 which forms an LC circuit. This discharge takes the form of an oscillatory current.
  • this LC-type cut-off assistance circuit 70.1 is dimensioned, in particular in terms of capacitance and inductance, such that the current oscillations exceed in intensity the fault current in the cut-off switch 42.1.
  • the cut-off assistance circuit 70.1 injects into the main circuit 34, through the cut-off switch 42.1, a counter-current in the opposite direction to the fault current, and intensity greater than the fault current, causing the current to pass through zero in the cut-off switch 42.1, which leads to the extinction of the electric arc.
  • the cut-off module includes a surge protector 75.1 which is arranged electrically in parallel with capacitor 54.1 to limit the voltage across the terminals of capacitor 54.1.
  • the breaking device 28 of FIG. 12A comprises a pre-charge circuit 50 which extends between the first primary point 44.1 and ground 52 and which comprises at least one pre-charge capacitor 54.1, at least one pre-charge resistor 56 and a pre-charge switch -load 58.
  • the cutoff device 28 is configured such that the pre-charge capacitor 54.1 of the pre-charge circuit 50 forms part of the circuit of cut-off assistance 70.1, in which it plays the role of the capacitor of the LC circuit intended to generate the oscillations.
  • the pre-charge capacitor 54.1 is the only capacitor in the cut-off assistance circuit 70.1, in the sense that there is no capacitor in the section of the cut-off assistance circuit 70.1 which is distinct from the pre-charge circuit 50, here between the tapping point 76 and the secondary point 46.1.
  • the precharge capacitor 54.1 which is arranged in the section of the pre-charge circuit 50 which is common with the cut-off assistance circuit 70.1, at least one other capacitor, this other capacitor being arranged in the section of the cut-off assistance circuit 70.1 which is separate from the pre-charge circuit 50, here between the tapping point 76 and the secondary point 46.1.
  • the pre-charge circuit 50 comprises a first section, which is common with the cut-off assistance circuit 70.1, which extends between the first primary point 44.1 and a tapping point 76 and which comprises the at least one pre-charge capacitor 54.1.
  • the pre-charge circuit 50 comprises a second section, distinct from the cut-off assistance circuit 70.1, which extends between the tapping point 76 and the earth 52 and in which the pre-charge switch 58 is interposed. Note that the pre-charge resistor 56 of the pre-charge circuit 50 is, in this variant, arranged in the second section of the pre-charge circuit 50 which extends between the tapping point 76 and the ground 52 , therefore outside of the cut-off assistance circuit 70.1.
  • the dedicated inductive component 90.1 of the cut-off assistance circuit 70.1 is arranged in the part of the cut-off assistance circuit 70.1 which is separate from the pre-charge circuit 50, here between the tapping point 76 and the secondary point 46.1.
  • the activation switch 72.1 is arranged in the section of the cut-off assistance circuit 70.1 which is separate from the pre-charge circuit 50, here between the tapping point 76 and the secondary point 46.1.
  • This activation switch 72.1 is in its closed state in a C_C cut-off configuration of the cut-off device 28, during which the cut-off assistance circuit 70.1 is active to interrupt the flow of current in the switch cut-off 42.1 during opening.
  • This activation switch 72.1 is open in the C_CH charging and C_PCH pre-charging configurations of the cut-off device 28, to prevent the electrical conductor 21, connected to the downstream point 38, cannot be discharged through the cut-off assistance circuit 70.1.
  • FIG. 12B Illustrated in FIG. 12B a table which reads in the same way as that of FIG. 9B, in which there is represented, for each of the configurations described above, of a switching device 28 according to FIG. 12A, the state of the various switches in the configuration.
  • C_CH charging configuration in which the precharge switch 58 is in a closed state, so that the precharge capacitor 54.1, pre-charge resistor 56 and pre-charge switch 58 are all electrically in series in pre-charge circuit 50 between first primary point 44.1 and ground 52, while first primary point 44.1 is electrically isolated from the downstream point 38 of the cut-off device 28, in particular by the opening of the cut-off switch 42.1, but electrically connected to the upstream point 36, by the closing of the isolation switch 48 to allow the charging of the capacitor of pre -load 54.1.
  • the activation switch 72.1 of the cut-off assistance circuit 70.1 is also open to isolate the tapping point 76 from the first secondary point 46.1 and therefore from the downstream point 38.
  • a pre-charge configuration C_PCH in which the pre-charge switch 58 is in its closed state so that the pre-charge capacitor 54.1, the pre-charge resistor 56 and the pre-charge switch 58 are all electrically in series in the pre-charge circuit 50 between the first primary point 44.1 and the ground 52, while the first primary point 44.1 is electrically isolated from the upstream point 36 of the cut-off device 28, by the opening of the isolation switch 48, but electrically connected to the downstream point 38, by the closing of the cut-off switch 42.1 to allow discharge of the pre-charge capacitor 54.1 in the conductor 21 of the electrical line av L.
  • the activation switch 72.1 of the cut-off assistance circuit 70.1 is open to isolate the tapping point 76 from the first secondary point 46.1 and therefore from the downstream point 38.
  • the capacitor 54.1 which is shared by the cut-off assistance circuit 70.1 and by the pre-charge circuit 50 unloads.
  • the capacitor 54.1 can be discharged to a voltage different from that of the voltage source 17, or even lower than that of the voltage source 17.
  • FIG. 13A to 17A Illustrated in Figs. 13A to 17A different embodiments of a cut-off device which comprises several cut-off modules 40.1, 40.2, 40.3 which are interposed successively in the main circuit 34 between the first primary point 44.1 and the downstream point 38.
  • cut-off modules 40.1, 40.2, 40.3 which are interposed successively in the main circuit 34 between the first primary point 44.1 and the downstream point 38.
  • the cut-off device 28 described can be used instead of those described above, with the same possible configurations, and with the same possible control mode during re-closing as described above, to implement a process for evaluating the integrity of an electrical conductor with at least one step of pre-charging the conductor during which an auxiliary auxiliary voltage source, distinct from the main voltage source 17, is connected to the electrical conductor 21 to turn it on while maintaining it isolated from the main voltage source 17 and from the rest of the electrical installation 10 as described above.
  • These embodiments also make it possible to implement a step of recharging the pre-charge capacitor during which the cut-off device is brought into the charging configuration C_CH.
  • the cut-off device 28 comprises, downstream of the first cut-off module 40.1 in the main circuit 34 of the cut-off device 28, at least one last cut-off module.
  • a cut-off device comprising several cut-off modules could comprise only two cut-off modules, namely a first cut-off module and a last cut-off module interposed successively in the main circuit 34 between the first primary point 44.1 and the downstream point 38.
  • the cut-off device 28 comprises more than two cut-off modules, namely, interposed successively in the main circuit 34 between the first primary point 44.1 and the downstream point 38, a first cut-off module , at least one additional cut-off module and a last cut-off module.
  • the cut-off device 28 comprises three cut-off modules, namely, interposed successively in the main circuit 34 between the first primary point 44.1 and the downstream point 38, a first cut-off module 40.1, a second module cutoff 40.2 forming an additional cutoff module, and a third cutoff module forming the last cutoff module.
  • a cut-off device 28 according to the invention may comprise several additional cut-off modules interposed successively, in the main circuit 34, between the first cut-off module 40.1 and the last cut-off module 40.n.
  • the last cut-off module 40.3, here the third comprises at least one cut-off switch 42.3, 60.3, 62.3 interposed in the main circuit 34 between a last primary point 44.3, downstream of the first secondary point 46.1, and a last secondary point 46.3 of the main circuit 34.
  • the cut-off switch 42.3, 60.3, 62.3 of the last cut-off module 40.3 is capable of being controlled between an open state and a closed state to respectively determine an open state and a state closed of the last breaking module 40.3.
  • the breaking module additional also comprises at least one cut-off switch 42.2, 60.2, 62.2, interposed in the main circuit 34 between an additional primary point, here therefore the second primary point 44.2 downstream of the first secondary point 46.1, and an additional secondary point of the circuit main, here therefore the second secondary point 46.2 upstream of the last primary point 44.3.
  • the cut-off switch 42.2, 60.2, 62.2 of the additional module 40.2 can be controlled between an open state and a closed state to respectively determine an open state and a closed state of the additional cut-off module.
  • a pre-charging circuit which would be a dedicated circuit, as illustrated in FIG. 3, with a pre-charge circuit extending between the first primary point 44.1 and ground and comprising at least one pre-charge capacitor, at least one pre-charge resistor and a pre-charge switch.
  • At least one of the cut-off modules comprises a cut-off assistance circuit 70.1 implementing a capacitor
  • the pre-charge circuit 50 to comprise several pre-charge capacitors, and that at the at least one precharge capacitor of the precharge circuit is also part of the cut-off assistance circuit of a cut-off module while at least one other precharge capacitor of the precharge circuit is part of the cut-off assistance circuit of another cut-off module.
  • the pre-charge circuit 50 comprises several pre-charge capacitors, and each cut-off assistance circuit comprises at least one pre-charge capacitor of the pre-charge circuit.
  • at least one of the cut-off assistance circuits preferably several, more preferably all of the cut-off assistance circuits, comprising at least one capacitor which has a function in the cut-off assistance, shares this at least one capacitor with the pre-charge circuit 50.
  • the last cut-off module 40.3 comprises a cut-off assistance circuit 70.3 which extends electrically in derivation from the cut-off switch 42.3 of the last cut-off module 40.3 and from the main circuit 34 , between the last primary point 44.3 and the last secondary point 46.3 of the main circuit 34.
  • the additional cut-off module for example the second additional cut-off module 40.2 comprises a cut-off assistance circuit 70.2 which extends electrically in derivation from the cut-off switch 42.2 of the additional cutoff 40.2 and of the main circuit 34, between the primary point 44.2 and the secondary point 46.2 of the main circuit 34 which are associated with this cutoff module, here the second 40.2.
  • the cut-off device 28 is configured such that at least one pre-charge capacitor 54.2 of the pre-charge circuit forms part of the cut-off assistance circuit 70.2 of the additional cut-off module, for example the second cut-off module 40.2.
  • the cutoff assistance circuits of at least one upstream cutoff module for example the first cutoff module 40.1, and of a downstream cutoff, for example the last cutoff module 40.3, are arranged electrically in series.
  • this series connection is obtained by correctly configuring certain configuration switches 78.1 and/or isolation switches 77.1 and/or even shunt switches 79.1.
  • the cut-off assistance circuit of the downstream cut-off module for example the cut-off assistance circuit 70.3 of the last cut-off module 40.3, comprises, successively and in this order from the primary point of this downstream module, for example the last primary point 44.3, at least one pre-charge capacitor 54.3 and an activation switch 72.3, with a tapping point 76 between the two in this power assistance circuit cut 70.3.
  • the pre-charge circuit 50 comprises a first section which extends between the primary point of the upstream module, for example the first primary point 44.1, and the tapping point 76.
  • This first section of the pre-charge circuit 50 is common with the cut-off assistance circuit, and comprises the at least one pre-charge capacitor of each of the cut-off assistance circuits modules whose assistance circuits are in series, for example those of the first cut-off module and of the last cut-off module.
  • the pre-charging circuit comprises a second section, distinct from the cut-off assistance circuit, which extends between the tapping point 76 and the earth 52, and in which the pre-charging switch 58 is interposed.
  • a cut-off device 28 comprising several cut-off modules having a cut-off assistance circuit
  • one of them has a tapping point from which the second section is detached of the pre-charge circuit, distinct from the cut-off assistance circuit, which extends between the tapping point 76 and the earth 52, and in which the pre-charge switch 58 is interposed.
  • the cut-off assistance circuits of these modules, or at least the parts of these cut-off assistance circuits comprising the capacitor of these circuits are placed in series to form the first section of the pre-charge circuit.
  • This first section of the pre-charge circuit which therefore includes capacitors also belonging to the cut-off assistance circuits, is connected, at the tapping point 76, with the second section of the pre-charge circuit, separate from the cut-off assistance circuit, which includes the pre-charge switch 58.
  • shunt switches 79.1, 79.2 have been shown which, for the usual configurations of conduction C_COND, of cutoff C_C, are in an open state. However, with precharge switch 58 in its open state, one could have shunt switches 79.1, 79.2 in their closed state for these configurations.
  • a configuration switch 78.i (here 78.1, 78.2, 78.3) has also been shown in the cut-off assistance circuit 7O.i, between the switch of activation 72.i of the breaking module considered and the secondary point 46.i of the module considered.
  • this configuration switch 78.i therefore has the same location as the counterpart in the embodiment of FIG. 9A.
  • the last module 70.3, and each additional cut-off module, therefore here the second cut-off module 70.2 comprise an isolation switch 77.2, 77.3 in the cut-off assistance circuit considered, between the primary point 44.2, 44.3 of the cut-off module considered and respectively the capacitor 54.2, 54.3 of the cut-off assistance circuit of the cut-off module considered.
  • the isolating switch 77.2, 77.3 and the configuration switch 78.1 of a breaking module considered are in their closed state, so that the elements included in the segment can play their role of cutting assistance.
  • the cut-off assistance circuits of at least the first cut-off module 40.1 and the last cut-off module 40.3, but preferably also those of the additional cut-off modules 40.2 are arranged electrically in series.
  • the cut-off assistance circuit 70.2 of the additional cut-off module 40.2 is arranged electrically in series between and with the cut-off assistance circuits 70.1, 70.3 of the first and last cutoff modules 40.1, 40.3.
  • each cut-off assistance circuit at least of the first cut-off module 40.1 and of the last cut-off module 40.3, but preferably also that or those of the cut-off module(s) additional 40.2 remains, considered individually, arranged in parallel with the cut-off switch 42.i of the cut-off module to which it belongs.
  • FIG. 14A Also, it has been illustrated in FIG. 14A an embodiment in which all the switching modules 40.1, 40.2 and 40.3 are identical to each other, and are similar to what has been described in relation to the embodiment of FIG. 10A, the various configurations of the breaking device of FIG. 14A are deduced from the various states of the switches which are indicated in the table of FIG. 14B, which reads the same as that of Figure 10B.
  • the cut-off device 28 comprises, interposed successively in the main circuit 34 between the first primary point 44.1 and the downstream point 38, a first cut-off module 40.1, an additional cut-off module 40.2, also called here second cut-off module 40.2, and a last cut-off module 40.3.
  • Each cut-off module 4O.i comprises a cut-off switch 42.i, here made in the form of two successive switches 6O.i, 62.i interposed in the main circuit 34 between a primary point 44.i and a secondary point 46 .i of the main circuit 34 which are associated with the cut-off module 4O.i.
  • each module is arranged in such a way that the primary point of an additional module or of the last module is directly connected, and preferably electrically merged, with the secondary point of the module which precedes it in the upstream-downstream direction in the main circuit 34.
  • Each cut-off module 4O.i includes a cut-off assistance circuit 7O.i implementing a capacitor, and it will be seen that the cut-off device 28 includes a pre-charge circuit 50 having at least as many pre-charge capacitors 54.i than the number of modules, and that each cut-off assistance circuit 7O.i comprises at least one pre-charge capacitor 54.i of the pre-charge circuit.
  • the cut-off assistance circuits 70.i are arranged electrically in series between the first primary point 44.1 and the last secondary point 46.3. This stems from the fact that each module is arranged in such a way that the primary point of an additional module or of the last module is directly connected, and preferably electrically coincident, with the secondary point of the module which precedes it in the upstream-downstream direction in the main circuit 34, and that the cut-off assistance circuit 70.i of each cut-off module extends electrically in derivation of the cut-off switch 42.i of the cut-off module 4O.i and of the main circuit 34, between the primary point 44.i and the secondary point 46.i of the main circuit 34 which are associated with this module.
  • Each cut-off assistance circuit 70.i comprises at least one capacitor, which can be seen to be advantageously a precharging capacitor 54.i in the sense that it also belongs to the precharging circuit 50 , and an activation switch 72.i.
  • the cut-off assistance circuit 70.3 of the last cut-off module 40.3 comprises, successively and in this order from the last primary point 44.3, at least one pre-charge capacitor 54.3 and an activation switch 72.3, with a tapping point 76 between the two in this last cut-off assistance circuit 70.3.
  • the pre-charge circuit 50 comprises a first section which extends between the first primary point 44.1 and the tapping point 76, which is common with the succession of series cut-off assistance circuits, and which comprises the at least one pre-charge capacitor of each of the cut-off assistance circuits of each of the cut-off modules.
  • the pre-charge circuit 50 comprises a second section, distinct from the various cut-off assistance circuits, which extends between the tapping point 76 and the earth 52 and in which is interposed the pre-charge switch 58 .
  • the breaking modules do not need to incorporate a configuration switch in each reference breaking assistance circuit as was provided in the embodiment of FIG. 10A.
  • bypass circuit 80 Illustrated in FIG. 14A the presence of a bypass circuit 80 which extends, electrically parallel to the main circuit 34 between the first primary point 44.1 and a bypass point 82 arranged between the last secondary point 46.3 and the downstream point 38
  • this bypass circuit 80 is interposed a bypass switch 84 which is in a closed state in the configuration of C_PCH pre-charge and in an open state in the C_CH charging, CJSOL isolation, C_C cut-off, and also in the C_COND conduction configurations.
  • the bypass circuit 80 makes it possible to carry out, for the pre-charging configuration C_PCH, the pre-charging of the electrical conductor 21 of the downstream power transmission line, while maintaining cut-off assistance circuits 70. i with the lowest possible parasitic inductance.
  • the presence of the bypass circuit 80 makes it possible to move the configuration switch 78 to place it in the main line 34 between the last secondary point 46.3 and the bypass point 82.
  • the configuration switch 78 is closed in the conduction configuration C_COND, and in the cut-off configuration C_C of the cut-off device 28.
  • the configuration switch 78 is open in the C_CH charging and C_PCH pre-charge configurations of the cut-off device 28, to prevent the conductor electric 21, connected to the downstream point 38, can not be discharged in particular through the cut-off assistance circuit 70.3.
  • configuration switch 78 is open in the CJSOL isolation configuration.
  • FIG. 15A Illustrated in FIG. 15A an embodiment in which all the switching modules 40.1, 40.2 and 40.3 are identical to each other, and are similar to what has been described in relation to the embodiment of FIG. 11 A, with the difference that the configuration switch is no longer in the breaking modules, as has just been described with reference to FIG. 14A.
  • the cut-off device 28 comprises, successively interposed in the main circuit 34 between the first primary point 44.1 and the downstream point 38, a first cut-off module 40.1, an additional cut-off module 40.2, also called here second cut-off module 40.2, and a last breaking module
  • Each cut-off module 4O.i comprises a cut-off switch 42.i interposed in the main circuit 34 between a primary point 44.i and a secondary point 46.i of the main circuit 34 which are associated with the cut-off module 4O.i. It is understood that each cutoff module 4O.i is arranged such that the primary point of an additional cutoff module or of the last cutoff module is directly connected, and preferably electrically merged, with the secondary point of the module which precedes in the upstream-downstream direction in the main circuit 34.
  • Each breaking module 4O.i comprises a breaking assistance circuit 7O.i implementing a capacitor, an inductor 9O.i and a controlled voltage source 92.i.
  • the cut-off device 28 includes a pre-charge circuit 50 having at least as many pre-charge capacitors 54.i as the number of modules, and each cut-off assistance circuit 70.i includes at least one pre-charge capacitor 54.i charge of the pre-charge circuit.
  • shunt switches 79.1, 79.2 have been shown which, for the usual configurations of conduction C_COND, cut-off C_C and insulation CJSOL, are in an open state.
  • the cut-off assistance circuits 7O.i are arranged electrically in series, successively between the first primary point 44.1 and the last secondary point 46.3.
  • the cut-off assistance circuit 70.3 of the last cut-off module 40.3 comprises, successively and in this order from the last primary point
  • the pre-charge circuit 50 comprises a first section which extends between the first primary point 44.1 and the tapping point 76, which is common with the succession of series cut-off assistance circuits, and which includes the au at least one pre-charge capacitor of each of the cut-off assistance circuits of each of the cut-off modules.
  • the pre-charge circuit 50 comprises a second section, distinct from the various cut-off assistance circuits, which extends between the tapping point 76 and the earth 52 and in which is interposed the pre-charge switch 58
  • the precharging resistor 56 is also in this second section which is distinct from the various cut-off assistance circuits.
  • the shunt switches 79.1, 79.2 are closed.
  • the capacitors 54.1, 54.2 and 54.3 which, in the C_C cutoff configuration, are in the cutoff assistance circuit, are found, in the C_CH charging and C_PCH precharging configurations, then arranged directly in series l to each other in the pre-charge circuit 50, between the first primary point 44.1 and the ground 52.
  • each cut-off module assistance circuit comprising at least one capacitor 54.1 of the capacitance of each cut-off assistance circuit, is placed in series to form the first section of the pre-charge circuit.
  • This series arrangement makes it possible to increase the voltage withstand of the assembly formed by the capacitors in the pre-charge circuit 50, which, in the C_C cut-off configuration, are each associated with a cut-off module.
  • the presence of the shunt switches 79.1, 79.2, in their closed state makes it possible to have, for the C_CH charging and C_PCH pre-charging configurations, the most direct possible path of the current in the pre-charging circuit.
  • the precharging circuit thus formed with the shunt switches 79.1, 79.2, in their closed state avoid the inductors 90.2 and 90.3 of at least some of the cut-off assistance circuits 70.2, 70.3.
  • the 40.i breaking modules do not need to incorporate a configuration switch in each breaking assistance circuit. Indeed, it has been illustrated in FIG. 15A the presence of a bypass circuit 80 identical to that of the embodiment of FIG. 14A.
  • the bypass circuit 80 extends electrically in parallel with the main circuit 34 between the first primary point 44.1 and a bypass point 82 arranged between the last secondary point 46.3 and the downstream point 38.
  • a bypass switch 84 which is in a closed state in the configuration C_PCH pre-charge and in an open state in the C_CH charging, CJSOL isolation, C_C cut-off, and also in the C_COND conduction configurations.
  • the bypass circuit 80 makes it possible to carry out, for the pre-charging configuration C_PCH, the pre-charging of the electrical conductor 21 of the downstream power transmission line, while maintaining cut-off assistance circuits 70. i with the lowest possible inductance.
  • the presence of the bypass circuit 80 makes it possible to move the configuration switch 78 to place it in the main line 34 between the last secondary point 46.3 and the bypass point 82.
  • the configuration switch 78 is closed in the conduction configuration C_COND, and in the cut-off configuration C_C of the cut-off device 28.
  • the configuration switch 78 is open in the C_CH charging and C_PCH pre-charge configurations of the cut-off device 28, to prevent the conductor electric 21, connected to the downstream point 38, can not be discharged in particular through the cut-off assistance circuit 70.3.
  • configuration switch 78 is open in the CJSOL isolation configuration.
  • FIG. 16A Illustrated in FIG. 16A an embodiment comprising several successive cut-off modules in the main circuit, all the cut-off modules 40.1, 40.2 and 40.3 being identical to each other, and being similar to what has been described in relation to the embodiment of FIG. 11B, but the breaking modules being assembled in a manner analogous to what has been described in relation to FIG. 13A.
  • all of the 7O.i cut-off assistance circuits are electrically arranged in series by correctly configuring certain configuration 78.i, isolation 77.i and shunt 79.i switches.
  • each cut-off module 40.i a configuration switch 78.i (here 78.1, 78.2, 78.3) in the circuit for assistance with cutoff 7O.i, between the controlled voltage source 921 of the cutoff module considered and the secondary point 46.i of the module considered.
  • this configuration switch 78.ia therefore has the same location as the counterpart in the embodiment of FIG. 11 B.
  • shunt switches 79.1, 79.2 have been shown which, for the usual C_COND conduction, C_C cutoff and CJSOL insulation configurations, are in an open state and arranged such that, in the C_C cutoff configuration of the cut-off device, the cut-off assistance circuits 7O.i are, in their entirety, arranged electrically in series, successively between the first primary point 44.1 and the last secondary point 46.3. while remaining, considered individually, arranged in parallel with cut-off switch 42.i of the cut-off module to which they belong.
  • the cut-off assistance circuit 70.3 of the last cut-off module 40.3 comprises, successively and in this order from the last primary point
  • the shunt switches 79.1, 79.2 are closed.
  • the capacitors 54.1, 54.2 and 54.3 which, in the cut-off configuration C_C, are each located in a cut-off assistance circuit 7O.i, are found, in the C_CH charging and C_PCH pre-charging configurations, arranged in series in the pre-charge circuit 50, between the first primary point 44.1 and the earth 52.
  • the presence of the shunt switches, in their closed state makes it possible to have, for the C_CH charging and pre-charge configurations C_PCH charge, a more direct current path in the pre-charge circuit, avoiding 90.2 inductors and
  • the pre-charging circuit 50 comprises a first section which extends between the first primary point 44.1 and the tapping point 76, which comprises the at least one pre-charge capacitor of each of the cut-off assistance circuits of each of the cut-off modules.
  • the first section of the pre-charging circuit 50 also comprises the controlled voltage source 92.1 of each of the cut-off assistance circuits of each of the breaking modules. In doing so, the pre-charging step of the conductor 21 can be used to also charge capacitors in the controlled voltage source, which is then operational for a following cut-off step.
  • the pre-charge circuit 50 comprises a second section, distinct from the various cut-off assistance circuits, which extends between the tapping point 76 and the earth 52 and in which the pre-charge switch is interposed. -charge 58.
  • the pre-charge resistor 56 is also in this second section which is separate from the various cut-off assistance circuits.
  • FIG. 17A Illustrated in FIG. 17A an embodiment comprising several successive cut-off modules in the main circuit, all the cut-off modules 40.1, 40.2 and 40.3 being identical to each other, and being similar to what has been described in relation to the embodiment of FIG. 12A, but the breaking modules being assembled in a manner analogous to what has been described in relation to FIG. 14A.
  • the cut-off device 28 comprises, interposed successively in the main circuit 34 between the first primary point 44.1 and the downstream point 38, a first cut-off module 40.1, an additional cut-off module 40.2, also called here second cut-off module 40.2, and a last cut-off module 40.3.
  • Each cut-off module 4O.i comprises a cut-off switch 42.i, interposed in the main circuit 34 between a primary point 44.i and a secondary point 46.i of the main circuit 34 which are associated with the cut-off module 4O.i .
  • each module is arranged in such a way that the primary point of an additional module or of the last module is directly connected, and preferably electrically merged, with the secondary point of the module which precedes it in the upstream-downstream direction in the main circuit 34.
  • Each breaking module 40.i comprises a breaking assistance circuit 70.1 implementing a capacitor 54.i and an inductance 90.i, and it will be seen that the breaking device 28 comprises a pre- load 50 having at least as many pre-charge capacitors 54.i as the number of modules, and that each cut-off assistance circuit 7O.i comprises at least one pre-charge capacitor 54.i of the pre-charge circuit -charged.
  • the cut-off assistance circuits are, in the cut-off configuration C_C of the cut-off device, arranged electrically in series, in their entirety, between the first primary point 44.1 and the last secondary point 46.3.
  • Each assistance circuit comprises at least one pre-charge capacitor 54.i, which can be seen to be advantageously a pre-charge capacitor and in the sense that it also belongs to the pre-charge circuit 50, and a activation switch 72.i.
  • each assistance circuit comprises an inductance 9O.i between the activation switch 72.i and the secondary point of the cut-off module 4O.i considered.
  • the cut-off assistance circuit 70.3 of the last cut-off module 40.3 comprises, successively and in this order from the last primary point 44.3, at least one pre-charge capacitor 54.3 and an activation switch 72.3, with a tapping point 76 between the two in this last cut-off assistance circuit 70.3.
  • the pre-charge circuit 50 comprises a first section which extends between the first primary point 44.1 and the tapping point 41, which is common with the succession of series cut-off assistance circuits, and which comprises the at least one pre-charge capacitor of each of the cut-off assistance circuits of each of the cut-off modules.
  • the pre-charge circuit 50 comprises a second section, distinct from the various cut-off assistance circuits, which extends between the tapping point 76 and the earth 52 and in which is interposed the pre-charge switch 58 .
  • the breaking modules do not need to incorporate a configuration switch in each reference breaking assistance circuit as was provided in the embodiment of FIG. 10A.
  • the presence of a bypass circuit 80 and of a configuration switch 78 in the main line 34 has been illustrated, for the description of which reference will be made to the passage above with reference to FIG. 14A.
  • the discharge of the pre-capacitor(s) is caused. -charged.
  • each of the cutoff modules of the embodiment considered comprises a capacitor which is implemented within the framework of the method of pre- charging of the electrical conductor of the power transmission line by being inserted, at least for the charging and pre-charging configurations, in the pre-charging circuit.
  • the invention also covers the case of a breaking device which, in addition to a breaking module comprising a capacitance which is thus exploited, can comprise one or more additional switches in the main circuit 34 between the first primary point 44.1 and the downstream point 38, which are not associated with a capacity. Such switches may for example not include cut-off assistance circuits.
  • the invention also covers the case of a cut-off device which, in addition to a cut-off module comprising a capacitance which is thus exploited, may comprise one or more additional switches in the main circuit 34 between the first point primary 44.1 and the downstream point 38, which are associated with a capacitance, for example a capacitor, but whose capacitance is not inserted in the pre-charge circuit for the charge and pre-charge configurations.
  • a capacitance for example a capacitor
  • Such switches will preferably be controlled between their open and closed states, for each of the respective embodiments, in the same way as the cut-off switches as described with reference to FIGS. 9A et seq.
  • switches can be found in the main circuit 34 between the first primary point 44.1 and the downstream point 38, upstream of the first cut-off module 44.1, downstream of the last cut-off module 44.3, or between the first cut-off module 44.1 and the last cut-off module 44.3.
  • the last breaking module is the last breaking module associated with a capacitor which is inserted in the pre-charging circuit for the charging and pre-charging configurations. charged.
  • the first cut-off module should be interpreted as being the first cut-off module associated with a capacitor which is inserted in the pre-charging circuit for the charging and pre-charging configurations. -charged.
  • each of the embodiments described above makes it possible to implement a control method to ensure the re-closure of the cut-off device by which the overhead line is supplied before reconnecting it to the network under high DC voltage by using the internal energy of the capacitor integrated in a switching device, in particular of mechanical type, without placing the line directly in electrical connection with the DC high voltage source 17, in order to limit the disturbances induced in the HVCD network unit 12, and more generally, in order to limit the disturbances imposed on the source of high direct voltage 17.
  • the pre-charge of the line is carried out using an auxiliary circuit, referred to above as the pre-charge circuit.
  • the solution enables multiple retries through controlled capacitor recharging and enables pre-charging of very long transmission lines.

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Abstract

Dispositif de coupure de courant pour courant électrique sous haute tension continue, installation avec un tel dispositif, procédé de pilotage, et processus d'évaluation de l'intégrité d'un conducteur électrique L'invention concerne un dispositif de coupure (28) pour courant sous haute tension continue comportant, successivement, un interrupteur d'isolation (48), un premier point primaire (44.1) et un premier module de coupure (40.1); caractérisé en ce que le dispositif de coupure (28) comporte, entre le premier point primaire (44.1) et la terre (52), un circuit de pré-charge (50) ayant un condensateur de pré-charge (54, 54.1), une résistance de pré-charge (56) et un interrupteur de pré-charge (58), et en ce que le dispositif de coupure présente au moins : - une configuration de chargement (C_CH) pour permettre le chargement du condensateur de pré-charge; - une configuration de pré-charge (C_PCH) pour permettre un déchargement du condensateur de pré-charge (54, 54.1) dans un conducteur (12). L'invention concerne aussi un procédé de pilotage d'un tel dispositif, et un processus d'évaluation de l'intégrité d'un conducteur électrique.

Description

Description
Titre de l'invention : Dispositif de coupure de courant pour courant électrique sous haute tension continue, installation avec un tel dispositif, procédé de pilotage, et processus d'évaluation de l'intégrité d'un conducteur électrique
Domaine Technique
[0001 ] L’invention concerne le domaine des dispositifs de coupure de courant électrique sous haute tension continue (HVDC) et leurs procédés de pilotage. De tels dispositifs sont destinés à être mise en oeuvre dans des unités de réseau HVDC en cas d’apparition d’un défaut électrique dans un conducteur électrique de cette unité de réseau.
[0002] Les unités de réseaux HVDC sont notamment envisagées comme une solution à l’interconnexion de sites de production d’électricité disparates ou non synchrones, notamment pour augmenter la capacité de transport d’énergie entre les pays (interconnexions entre pays), via ce qu’on appelle des autoroutes de l’énergie. Les unités de réseaux HVDC sont notamment envisagées pour la transmission et la distribution d’énergie produite par des fermes éoliennes plutôt que des technologies de courant alternatif, du fait de pertes en ligne inférieures et d’absence d’incidence des capacités parasites dans l’unité de réseau sur de longues distances. De telles unités de réseaux HVDC ont typiquement des niveaux de tension de l’ordre de 100 kV et plus.
[0003] Dans le présent texte, pour un dispositif dans lequel circule un courant sous haute tension continue, on considère comme dispositif à haute tension soit un dispositif à « haute tension A », dans lequel la tension de service nominale est continue et supérieure à 1500 V, mais inférieure ou égale à 75 000 V (75kV), soit un dispositif à « haute tension B >> lorsque la tension de service nominale est continue et supérieure à 75 000 V (75kV). Ainsi, le domaine de la haute tension continue inclut le domaine de la « haute tension A >> et celui de la « haute tension B ». [0004] La coupure du courant sous haute tension continue dans de tels réseaux ou unités de réseaux est un enjeu crucial conditionnant directement la faisabilité et le développement de tels réseaux.
[0005] Généralement, dans le domaine des hautes tensions, continues ou alternatives, à chacune des deux extrémités d’un conducteur électrique, on trouve un dispositif de coupure électrique capable de couper la circulation de courant électrique dans le conducteur, que le courant soit le courant nominal, qui est le courant maximal que le conducteur est susceptible de conduire en régime permanent, ou un courant de défaut, qui peut excéder ce courant nominal. En cas de défaut, le réseau électrique est prévu pour mettre en oeuvre une stratégie d’élimination de défauts du réseau, visant à interrompre le courant dans le conducteur électrique en défaut. La coupure des courants électriques sous haute tension continue (HVDC) est plus complexe à réaliser que celle des courants sous tension alternative (AC). En effet, lors de la coupure d’un courant alternatif, on profite d’un passage par zéro du courant pour réaliser la coupure électrique, ce dont on ne peut pas bénéficier avec un courant sous tension continue, notamment HVDC. En cas de défaut, le réseau électrique est prévu pour mettre en oeuvre une stratégie d’élimination de défauts du réseau, visant à interrompre le courant dans le conducteur électrique en défaut.
Technique antérieure
[0006] La plupart des unités de réseau HVDC actuellement prévues utiliseront, en tant que conducteurs électriques, des câbles enterrés ou sous-marin, car le droit de passage pour les conducteurs aériens est difficile à obtenir. Cependant, les conducteurs aériens des lignes aériennes existantes, prévus pour la circulation de courants alternatifs, pourraient être mis à niveau et utilisés par la suite dans les unités de réseau HVDC en tant que conducteurs électriques, ce qui serait une solution intéressante en raison à la fois de sa simplicité et de sa rentabilité.
[0007] Chacun de ces deux types de conducteurs électriques peut, en service, connaître des défauts électriques.
[0008] La probabilité de survenance de défaut est plus élevée pour les conducteurs aériens, notamment du fait de leur exposition à des conditions météorologiques difficiles, telles que les impacts de foudre. En effet, un impact de foudre sur un conducteur aérien produit des surtensions qui peuvent temporairement affecter les propriétés diélectriques des isolateurs et entraîner une rupture de l’isolation. Cela amène donc nécessairement à devoir isoler le conducteur dans lequel le défaut est apparu en ouvrant un dispositif de coupure électrique par rapport au reste du réseau. Généralement, un conducteur donné est muni, à chacune de ses deux extrémités, d’un dispositif de coupure, et en cas d’apparition d’un défaut, les deux dispositifs de coupure sont ouverts pour isoler le conducteur, et donc isoler le défaut par rapport au reste de l’unité de réseau HVDC. Après l'isolation du conducteur ainsi impacté et après la dé-ionisation de l'air, le conducteur pourrait être reconnecté à l’unité de réseau HVDC puisque le défaut engendré par un impact de foudre est très souvent non persistant. Ce processus est appelé re-fermeture automatique, par fermeture du ou des dispositifs de coupure qui ont été ouverts pour isoler le conducteur. Cependant, d'autres scénarios de défaut pourraient provoquer une défaillance d'isolation permanente. Dans ce cas, une re-fermeture automatique entraînerait un second défaut sur le conducteur considéré et nécessiterait la réouverture du ou des dispositifs de coupure qui permet d’isoler ce conducteur. En général, l’opérateur du réseau électrique fixe un nombre maximum de tentatives successives de re-fermetures qu’il est possible de tenter suite à l’isolation d’un conducteur en défaut. Ces tentatives successives de re-fermeture sont conduites dans un court laps de temps pour minimiser le temps pendant lequel le conducteur est indisponible. Bien entendu, des tentatives successives de re-fermeture portant sur un conducteur qui présente un défaut permanent sont vouées à l’échec, et cette succession de tentatives entraîne un certain nombre de problèmes concernant la stabilité du réseau et accroissent les contraintes sur l’organe de coupure, comme par exemple :
- des perturbations dans l’unité de réseau HVDC ;
- une interruption ou une perturbation de flux de puissance qui peuvent amener à une instabilité d’éventuelles unités de réseau sous tension alternative connectées à cette unité de réseau ;
- de exigences élevées d’absorption d'énergie élevée en peu de temps, par exemple dans des parafoudres ; - un impact thermique important sur les composants d’éventuels convertisseurs de puissance électrique adjacents, notamment sur les diodes de roue libre de tels convertisseurs.
[0009] Les problèmes susmentionnés sont la conséquence du fait qu'avant la refermeture automatique, l'état de santé du conducteur est inconnu. Par conséquent, le principal problème à résoudre est l’évaluation de la persistance du défaut sur le conducteur. Des recherches ont montré que la réapparition du défaut est plus probable à des niveaux de tension proches de la tension nominale. Ainsi, un défaut peut ne pas se manifester à des niveaux de tension faibles (voir par exemple G. Ebner, W. Hartmann, M. Hergt and S. Wietzel, "Fault arc extinction and system re-start on HVDC transmission lines using LCC or VSC full-bridge converters with integrated arc recovery simulation models," 13th IET International Conference on AC and DC Power Transmission (ACDC 2017), Manchester, 2017, pp. 1 -5, doi: 10.1049/cp.2017.0018). Cela implique qu'une évaluation fiable n'est possible que lorsque le conducteur est complètement chargé, c’est-à-dire lorsque son potentiel électrique est amené à un potentiel qui représente une proportion significative de son potentiel électrique en fonctionnement nominal.
[0010] Il a déjà été proposé de disposer, en série avec le conducteur, un dispositif de de résistance d’insertion constitué d'une résistance en parallèle avec un interrupteur de court-circuit. Il existe des solutions dans lesquelles le dispositif de de résistance d’insertion est intégré dans le dispositif de coupure (voir par exemple J. Shu, S. Wang, T. Liu, , “A Soft Peclosing Model for Hybrid DC Circuit Breaker in VSC-MTDC System,” 2018 IEEE 4th South. Power Electron. Conf., pp. 1-5, 2018). En fonctionnement normal, la résistance est contournée en maintenant l’interrupteur de court-circuit dans son état fermé. Après l'isolation de la ligne défectueuse par le dispositif de coupure, l'interrupteur de court-circuit en parallèle avec la résistance passe à l'état ouvert. Lors de la re-fermeture du dispositif de coupure, un courant d'appel initial est observé en raison de la différence de potentiel entre l’unité de réseau HVDC et le conducteur qui a précédemment été isolé et qui s’est déchargé au travers du défaut. En cas de défaut non permanent, la présence de la résistance d’insertion en série avec le conducteur permet de limiter le courant d'appel et donc de limiter les perturbations dans l’unité de réseau HVDC. En outre, la résistance d’insertion limite la surtension dans le conducteur, lorsque l'onde de tension entrante est réfléchie à deux fois sa valeur nominale, en considérant un circuit ouvert à l’autre extrémité du conducteur. Dans le cas d'une re-fermeture automatique sur un défaut persistant, la résistance d’insertion peut également limiter le courant de défaut et donc la tension sur le dispositif de coupure. Cependant, même si l'impact de la re-fermeture automatique sur un défaut persistant est plus faible avec une résistance d’insertion, il y a toujours une perturbation du côté du réseau sous tension continue, et une usure des composants. En outre, aucune prévision n'est faite avant le démarrage du processus de re-fermeture automatique.
[0011] Dans le document Vinothkumar, K., Segerqvist, I., Johannesson, N., & Hassanpoor, A., (2016), “Sequential auto-reclosing method for hybrid HVDC breaker in VSC HVDC links”, “2016 IEEE 2nd Annual Southern Power Electronics Conference (SPEC) », 1 -6, la solution proposée est basée sur un DCCB de type hybride avec plusieurs sous-modules connectés en série. Le DCCB de type hybride est composé d'une branche principale, d'une branche principale de coupure et d'une branche d'absorption d'énergie. La branche principale contient un sectionneur ultra-rapide (UFD) et un interrupteur de commutation de charge (LCS) en série. La branche principale de coupure contient une pile de modules IGBT. En parallèle de chaque pile, un limiteur de surtension (SA) absorbe l'énergie pendant la séquence d'ouverture. Une fois que le conducteur aérien défectueux a été isolé et que le temps de dé-ionisation (200ms-500ms) s'est écoulé, la séquence de re-fermeture automatique proposée se déroule de la manière suivante :
- 1 . Fermeture séquentielle des modules de coupure pour augmenter progressivement la tension côté conducteur aérien ;
- 2. Vérification de la persistance du défaut en utilisant un algorithme de détection des défauts ;
- 3. Si le défaut persiste, tous les modules de coupure s'ouvrent à nouveau.
[0012] Ce processus est répété jusqu'à ce que le nombre maximum de tentatives, défini par l’opérateur de réseau soit atteint. Pour éviter un échauffement thermique inacceptable des limiteurs de surtension (SA), le document propose d'alterner le choix des modules de coupure à fermer. Cependant, cette solution nécessite un disjoncteur ultra-rapide, donc de type hybride, en raison du temps d’opération rapide en cas de défaut persistant. En outre, les limiteurs de surtension (SA) doivent être conçus pour une telle absorption d'énergie. La solution proposée risque toujours de provoquer la re-fermeture complète sur un défaut encore présent car aucune évaluation de la santé du conducteur aérien n'est faite avant la re-fermeture complète, ce qui ici aussi entraîne une usure des composants.
[0013] Le document WO2018162421 décrit un procédé de fermeture d'un disjoncteur (10) ayant une branche principale (M), qui comprend un module principal comportant une sous-branche comprenant un interrupteur-sectionneur mécanique (UFS) connecté à deux cellules de disjoncteur constituées d'un élément semi-conducteur de puissance à cycle de service contrôlé, la branche principale (M) étant connectée à un module de pré-insertion. Le disjoncteur (10) et le module de pré-insertion forme un ensemble ayant une première (111 ) et une seconde (112) borne, respectivement connectées à une source (S) et à la liaison de transmission de puissance (C). En parallèle de la branche principale, on trouve un bras parallèle (Arm) comprenant deux thyristors en sens inverses et une capacité en parallèle avec à la fois une résistance et un interrupteur. On trouve enfin, également en parallèle de la branche principale, une branche d’absorption d’énergie (Ex) qui est ici réalisée sous la forme d’un parasurtenseur (SA3).
[0014] Le procédé comprend les étapes consistant : a) à fermer d'abord l'interrupteur-sectionneur mécanique (UFS) lorsque la différence de tension entre les tensions au niveau des première et seconde bornes est inférieure à une tension prédéfinie ; b) à fermer le commutateur de dérivation (S2) ; et c) à fermer l'élément semi-conducteur de puissance.
[0015] Pendant la séquence d'ouverture, le courant de défaut est redirigé de la branche principale vers bras parallèle en rendant conducteur le thyristor dans le bras parallèle et en ouvrant ensuite l'interrupteur-sectionneur mécanique (UFS). Ceci est possible, puisque la capacité a été initialement déchargée. Une fois chargée au niveau de la tension de protection de l'interrupteur-sectionneur mécanique (UFS), l'énergie magnétique est absorbée, ce qui force un passage à zéro du courant de défaut. Avant de commencer la séquence de re-fermeture, la capacité doit être déchargée par la résistance en parallèle. La séquence de refermeture commence par la fermeture du thyristor dans la branche du bras parallèle, ce qui entraîne un courant qui charge à la fois la capacité et la ligne de transmission. En cas de défaut persistant, la capacité continue à se charger jusqu'au niveau de tension de protection du parasurtenseur et le reste de l'énergie est absorbé par le parasurtenseur SA3. L'avantage de cette solution est que l'interrupteur-sectionneur mécanique (UFS) n'a pas besoin d'être ouvert à nouveau puisque le courant passe directement par le bras parallèle. Cependant, en cas de défaut persistant, le courant initial reste élevé puisque la réouverture s'effectue sur une capacité déchargée sans aucune résistance. En outre, l'état de la ligne de transmission n'est pas évalué avant la ré-ouverture.
[0016] Le document S. Zhang, G. Zou, B. Li, B. Xu, and J. Li, “Electrical Power and Energy Systems Fault property identification method and application for MTDC grids with hybrid DC circuit breaker1’, “Electr. Power Energy Syst.”, vol. 110, no. January, pp. 136-143, 2019, décrit encore une solution mettant en oeuvre un dispositif de coupure hybride. Le dispositif proposé comporte un circuit auxiliaire pour un dispositif de coupure hybride. Le circuit principal est constitué de plusieurs sous-modules en série. Chaque sous-module est composé d'un module IGBT en parallèle avec un circuit amortisseur, qui consiste essentiellement en une petite capacité et une petite résistance en parallèle avec une diode. L'idée est d'interconnecter les sous-modules de manière à ce que la capacité soit utilisée pour envoyer des signaux de déclenchement (10 à 20 % de la tension nominale) dans la ligne. Dans une étape ultérieure, la persistance du défaut est identifiée à l'aide d'un algorithme « wavelet transform » qui analyse les ondes progressives réfléchies créées soit par le défaut, soit par le circuit ouvert à l'extrémité distante de la ligne. Le circuit auxiliaire comprend au moins un thyristor entre chaque sous-module, une résistance de mise à la terre Rg et un commutateur de mise à la terre rapide (FMS). La solution proposée vise à évaluer l'état de défaut de la ligne de transmission avant la re-fermeture. Toutefois, plusieurs problèmes subsistent. La solution envoie des signaux de déclenchement de faible amplitude qui ne donnent pas d'informations fiables car le défaut peut resurgir après la re-fermeture complète, une fois que la ligne atteint de nouveau une tension proche de la tension nominale. L'intention est clairement d'analyser le signal de déclenchement et non d'alimenter la ligne, de sorte qu'il y aura encore un courant important lors de la re-fermeture complète sur la ligne de transmission déchargée. En outre, la solution proposée est fortement limitée à l’architecture spécifique du dispositif de coupure hybride qui est décrite.
[0017] Le document WO-2014/166528 décrit un dispositif qui comporte une capacité 104 qui est dans une branche entre la terre et un point intermédiaire de la ligne principale ce point intermédiaire étant agencé entre un interrupteur de coupure 102 et un interrupteur d’isolation 126. Cette capacité 104 a uniquement pour rôle de stocker de l’énergie en vue de créer une oscillation de courant au travers de l’interrupteur de coupure 102 pour couper un arc électrique au moment de son ouverture. La branche dans laquelle se trouve cette capacité 104 est destinée à faire partie d’une boucle d’oscillation 103 lorsque l’interrupteur 106 est fermé, boucle d’oscillation qui a pour but de générer l’oscillation de courant apte à éteindre l’arc dans l’interrupteur de coupure 102. Ce document se préoccupe essentiellement de l’ouverture de l’interrupteur de coupure 102.
[0018] Le document EP-3.089.301 décrit un dispositif permettant d’injecter un contrecourant au travers de l’interrupteur de coupure 110 quel que soit le sens de circulation du courant de défaut. Ce document se préoccupe lui aussi de l’ouverture de l’interrupteur de coupure 110.
[0019] L’invention a donc pour but de proposer un dispositif et un procédé qui permettent de sécuriser la séquence de re-fermeture d’un dispositif de coupure qui a été précédemment ouvert pour isoler un conducteur une ligne électrique agencée en aval de de ce dispositif de coupure, notamment dans le cas d’un conducteur aérien d’une ligne aérienne de transmission de puissance électrique.
Exposé de l’invention
[0020] Dans ce but, l’invention propose un dispositif de coupure pour courant électrique sous haute tension continue comportant :
- un circuit principal, dans lequel circule un courant continu nominal dans une configuration de conduction du dispositif de coupure, le circuit principal s’étendant entre un point amont destiné à être relié électriquement à une source de haute tension continue et un point aval destiné à être relié électriquement à un conducteur d’une ligne électrique aval ;
- au moins un premier module de coupure comprenant au moins un interrupteur de coupure interposé dans le circuit principal entre un premier point primaire et un premier point secondaire du circuit principal, le premier point primaire et le premier point secondaire étant situés dans cet ordre dans le circuit principal entre le point amont et le point aval, et l’interrupteur de coupure étant susceptible d’être commandé entre un état ouvert et un état fermé pour déterminer respectivement un état ouvert et un état fermé du premier module de coupure ;
- un interrupteur d’isolation, interposé dans le circuit principal entre le point amont et le premier point primaire, l’interrupteur d’isolation étant susceptible d’être commandé entre un état ouvert et un état fermé.
[0021] Le dispositif de coupure comporte un circuit de pré-charge qui s’étend entre le premier point primaire et la terre (52) et qui comporte au moins un condensateur de pré-charge, au moins une résistance de pré-charge et un interrupteur de précharge.
[0022] Le dispositif de coupure présente au moins :
- une configuration de chargement dans laquelle l’interrupteur de précharge est dans un état fermé de sorte que le condensateur de pré-charge, la résistance de pré-charge et l’interrupteur de pré-charge sont tous électriquement en série dans le circuit de pré-charge entre le premier point primaire et la terre, tandis que le premier point primaire est électriquement isolé du point aval du dispositif de coupure mais relié électriquement au point amont pour permettre le chargement du condensateur de pré-charge ;
- une configuration de pré-charge dans laquelle l’interrupteur de précharge est dans son état fermé de sorte que le condensateur de pré-charge, la résistance de pré-charge et l’interrupteur de pré-charge sont tous électriquement en série dans le circuit de pré-charge entre le premier point primaire et la terre, tandis que le premier point primaire est électriquement isolé du point amont du dispositif de coupure mais relié électriquement au point aval pour permettre un déchargement du condensateur de pré-charge dans le conducteur de la ligne électrique aval ;
- une configuration d’isolation dans laquelle le premier point primaire est isolé du point amont, avec l’interrupteur d’isolation dans son état ouvert, et est isolé du point aval, avec l’interrupteur de coupure dans son état ouvert.
[0023] Dans la configuration de conduction, l’interrupteur de pré-charge est ouvert pour isoler le premier point primaire par rapport à la terre, et le point amont est relié électriquement au point aval par le circuit principal comprenant l’interrupteur de coupure et l’interrupteur d’isolation tous les deux dans leur état fermé.
[0024] L’invention propose par ailleurs un tel dispositif avec les caractéristiques optionnelles suivantes, prises individuellement ou en combinaison.
[0025] Le premier module de coupure peut comporter un circuit d’assistance à la coupure qui s’étend électriquement en dérivation de l’interrupteur de coupure et du circuit principal entre le point premier point primaire et le premier point secondaire du circuit principal, et, dans une configuration de coupure, le dispositif de coupure peut alors être configuré de telle sorte que au moins un condensateur de pré-charge du circuit de pré-charge fait partie du circuit d’assistance à la coupure du premier module de coupure.
[0026] Le dispositif de coupure peut comprendre, en aval du premier module de coupure dans le circuit principal du dispositif de coupure, au moins un dernier module de coupure comprenant au moins un interrupteur de coupure interposé dans le circuit principal entre un dernier point primaire, en aval du premier point secondaire, et un dernier point secondaire du circuit principal, et l’interrupteur de coupure du dernier module de coupure étant susceptible d’être commandé entre un état ouvert et un état fermé pour déterminer respectivement un état ouvert et un état fermé du dernier module de coupure.
[0027] Le dernier module de coupure peut comporter un circuit d’assistance à la coupure qui s’étend électriquement en dérivation de l’interrupteur de coupure du dernier module de coupure et du circuit principal, entre le dernier point primaire et le dernier point secondaire du circuit principal, et, dans une configuration de coupure, le dispositif de coupure peut être configuré de telle sorte que au moins un condensateur de pré-charge du circuit de pré-charge fait partie du circuit d’assistance à la coupure du dernier module de coupure.
[0028] Le circuit de pré-charge peut comprendre au moins un premier condensateur de pré-charge et au moins un deuxième condensateur de pré-charge, et, en configuration de coupure, le dispositif de coupure peut être configuré de telle sorte que le premier condensateur de pré-charge fait partie du circuit d’assistance à la coupure du premier module de coupure tandis que le deuxième condensateur de pré-charge fait partie du circuit d’assistance à la coupure du dernier module de coupure.
[0029] Le dispositif de coupure peut comprendre, dans le circuit principal du dispositif de coupure , entre le premier module de coupure et le dernier module de coupure, au moins un module de coupure additionnel comprenant au moins un interrupteur de coupure interposé dans le circuit principal entre un point primaire additionnel, en aval du premier point secondaire, et un point secondaire additionnel du circuit principal, en amont du dernier point primaire, et l’interrupteur de coupure du module de coupure additionnel étant susceptible d’être commandé entre un état ouvert et un état fermé pour déterminer respectivement un état ouvert et un état fermé du module de coupure additionnel.
[0030] Un module de coupure additionnel peut comporter un circuit d’assistance à la coupure qui s’étend électriquement en dérivation de l’interrupteur de coupure du module de coupure additionnel considéré et du circuit principal entre les points primaires et secondaires additionnels du circuit principal qui correspondent au module de coupure additionnel considéré, et, dans une configuration de coupure, le dispositif de coupure peut être configuré de telle sorte que au moins un condensateur de pré-charge du circuit de pré-charge fait partie du circuit d’assistance à la coupure du module de coupure additionnel.
[0031 ] Le dispositif de coupure peut comporter un unique module de coupure dont le circuit d’assistance à la coupure comporte, successivement et dans cet ordre depuis le premier point primaire, l’au moins un condensateur de pré-charge et un interrupteur d’activation, avec un point de piquage entre les deux dans le circuit d’assistance à la coupure, en le circuit de pré-charge peut comporter un premier tronçon, qui est commun avec le circuit d’assistance à la coupure, qui s’étend entre le premier point primaire et le point de piquage et qui comprend l’au moins un condensateur de pré-charge, et le circuit de pré-charge comporte un second tronçon, distinct du circuit d’assistance à la coupure, qui s’étend entre le point de piquage et la terre et dans lequel est interposé l’interrupteur de pré-charge.
[0032] Le dispositif de coupure peut comporter au moins un module de coupure amont et un module de coupure aval dont les circuits d’assistance à la coupure sont, dans la configuration de coupure du dispositif de coupure, agencés électriquement en série ; le circuit d’assistance à la coupure du module de coupure aval peut comporter, successivement et dans cet ordre depuis le point primaire aval, l’au moins un condensateur de pré-charge et un interrupteur d’activation, avec un point de piquage entre les deux dans le circuit d’assistance à la coupure, et le circuit de pré-charge peut comporter un premier tronçon qui s’étend entre le point primaire amont et le point de piquage, qui est commun avec les circuits d’assistance à la coupure en série, et qui comprend l’au moins un condensateur de pré-charge de chacun des circuits d’assistance à la coupure en série, et le circuit de pré-charge peut comporter un second tronçon, distinct des circuit d’assistance à la coupure, qui s’étend entre le point de piquage et la terre et dans lequel est interposé l’interrupteur de pré-charge.
[0033] Le dispositif de coupure de courant peut comprendre un circuit de by-pass qui s’étend, en parallèle électriquement du circuit principal, entre le premier point primaire et un point de by-pass agencé entre le dernier point secondaire et le point aval, et dans lequel est interposé un interrupteur de by-pass qui est dans un état fermé dans la configuration de pré-charge et dans un état ouvert dans les configurations de chargement, d’isolation et de coupure.
[0034] Le dispositif de coupure peut comprendre un interrupteur de configuration qui est agencé dans le circuit principal entre le dernier point secondaire et le point de by-pass, et qui est dans un état ouvert dans les configurations de pré-charge et de chargement, et dans un état fermé dans les configurations de conduction et de coupure.
[0035] Le dispositif de coupure peut comprendre au moins un interrupteur de shunt qui, dans la configuration de chargement et dans la configuration de pré-charge, est dans un état fermé pour relier en série, dans le circuit de pré-charge, les condensateurs de pré-charge appartenant aux différents modules de coupure.
[0036] L’interrupteur de coupure d’un module de coupure peut comporter un interrupteur primaire, mécanique, et un interrupteur secondaire, mécanique, interposés successivement dans le circuit principal entre le point primaire et le point secondaire qui correspondent au module de coupure considéré, mais de part et d’autre d’un point intermédiaire du circuit principal qui correspond au module de coupure considéré, les deux interrupteurs mécaniques étant commandés chacun entre un état ouvert et un état fermé, et ce module de coupure peut comporter un parasurtenseur primaire agencé en parallèle de l’interrupteur primaire entre le point primaire et le point intermédiaire qui correspondent au module de coupure considéré, et un parasurtenseur secondaire agencé électriquement en parallèle de l’interrupteur secondaire entre le point intermédiaire et le point secondaire qui correspondent au module de coupure considéré, et le circuit d’assistance à la coupure de ce module de coupure considéré peut s’étendre électriquement en parallèle de l’ensemble formé par l’interrupteur primaire et l’interrupteur secondaire de ce module de coupure considéré, et électriquement en parallèle de l’ensemble formé par le parasurtenseur primaire et le parasurtenseur secondaire de ce module de coupure considéré.
[0037] La ligne électrique aval peut comprend une ligne aérienne, le conducteur de la ligne électrique aval étant un conducteur aérien.
[0038] L’invention concerne aussi une installation électrique comportant une source de haute tension continue reliée électriquement à au moins un conducteur aérien d’une ligne électrique aval comprenant une ligne aérienne, caractérisée en ce qu’elle comporte, interposé entre la source de haute tension continue et le conducteur aérien de la ligne électrique aval comprenant une ligne aérienne, un dispositif de coupure de courant ayant l’une quelconque des caractéristiques précédentes, la source de haute tension continue étant reliée au point amont du dispositif de coupure, et le conducteur aérien étant relié électriquement par une extrémité amont au point aval du dispositif de coupure. [0039] Une telle installation électrique peut comporter, à une extrémité aval du conducteur de la ligne électrique aval, un autre dispositif de coupure de courant.
[0040] L’invention concerne encore un procédé de pilotage en fermeture d’un tel dispositif de coupure de courant, le dispositif de coupure étant initialement dans la configuration d’isolation, caractérisé en ce que le procédé de pilotage comporte au moins une étape de pré-charge du conducteur au cours de laquelle le dispositif de coupure est amené dans sa configuration de pré-charge pour mettre sous tension un conducteur d’une ligne électrique aval en aval du point aval (38), et en ce que le procédé de pilotage en fermeture comporte, pendant ou après l’étape de pré-charge du conducteur, au moins une étape de détermination de paramètre) comprenant la détermination d’au moins un paramètre de courant ou de tension dans le circuit principal ou dans la ligne électrique aval, et une étape de décision, au cours de laquelle il est décidé, en fonction de l’au moins un paramètre déterminé pendant l’étape de détermination de paramètre, de la poursuite ou non de la fermeture complète du dispositif de coupure de courant par passage du dispositif de coupure de courant à la configuration de conduction.
[0041] L’invention propose par ailleurs un tel procédé de pilotage avec les caractéristiques optionnelles suivantes, prises individuellement ou en combinaison.
[0042] Ainsi, dans un tel procédé on peut prévoir que, pour atteindre la configuration de conduction, l’interrupteur de pré-charge est ouvert avant la fermeture de l’interrupteur de coupure et de l’interrupteur d’isolation.
[0043] Dans un tel procédé, si l’étape de décision n’est pas positive, on peut prévoir que le procédé se poursuit, sans passer par la configuration de conduction du dispositif de coupure, par une étape de recharge du condensateur de pré-charge au cours de laquelle le dispositif de coupure est amené dans la configuration de chargement, puis successivement par une nouvelle étape de pré-charge du conducteur, une nouvelle étape de détermination de paramètre, et une nouvelle étape de décision, selon un cycle de pré-charge.
[0044] L’étape de recharge du condensateur de pré-charge peut comprendre :
- la fermeture de l’interrupteur d’isolation et la fermeture de l’interrupteur de pré-charge pour charger le condensateur de pré-charge, en maintenant l’interrupteur de coupure dans son état ouvert ;
- après ladite fermeture de l’interrupteur de pré-charge, la réouverture de l’interrupteur d’isolation.
[0045] Le nombre de cycles de pré-charge pour une tentative donnée de refermeture du dispositif de coupure peut être limité.
[0046] Après au moins une étape de pré-charge du conducteur, la fermeture complète du dispositif de coupure de courant par passage du dispositif de coupure à sa configuration de conduction peut être poursuivie si une valeur de tension dans le circuit principal, ou dans la ligne électrique aval, dépasse une valeur de seuil.
[0047] L’invention propose encore un processus d’évaluation de l’intégrité d’un conducteur électrique dans une ligne de transmission de puissance électrique dans une installation électrique comportant une source principale de haute tension continue reliée électriquement à une extrémité amont du conducteur électrique, avec un dispositif amont de coupure de courant interposé entre la source principale de tension et avec une extrémité aval du conducteur électrique relié à un dispositif aval de coupure électrique, le processus d’évaluation étant du type dans lequel, dans un état initial, le dispositif de coupure amont et le dispositif de coupure aval sont respectivement chacun dans une configuration d’isolation de sorte que, dans l’état initial, le conducteur électrique est, sauf défaut électrique affectant le conducteur électrique, isolé électriquement de l’installation et de l’environnement, caractérisé en ce que le processus d’évaluation comporte au moins une étape de pré-charge du conducteur au cours de laquelle une source auxiliaire de tension auxiliaire, distincte principale de la source de tension, est reliée au conducteur pour mettre sous tension le conducteur électrique tout en maintenant le conducteur isolé par rapport à la source de tension principale et par rapport au reste de l’installation électrique. Un tel processus d’évaluation comporte, pendant ou après l’étape de pré-charge du conducteur, au moins une étape de détermination de paramètre comprenant la détermination d’au moins un paramètre de courant ou de tension dans la ligne électrique aval, et une étape d’évaluation au cours de laquelle l’intégrité du conducteur électrique est évaluée en fonction de l’au moins un paramètre déterminé pendant l’étape de détermination de paramètre.
[0048] Un tel processus d’évaluation peut comporter ou être suivi d’une étape de décision, au cours de laquelle il est décidé, en fonction de l’au moins un paramètre déterminé pendant l’étape de détermination de paramètre, de la poursuite ou non de la fermeture complète du dispositif de coupure de courant par passage du dispositif de coupure de courant à une configuration de conduction.
Brève description des dessins
[0049] [Fig. 1] La figure 1 est une vue générale schématique d’une installation de transmission et de distribution de courant électrique comprenant une unité de réseau de courant HVDC multi-terminaux dans laquelle un dispositif et un procédé selon l’invention peuvent être implémentés.
[0050] [Fig. 2] La figure 2 représente une unité de réseau de courant HVDC point à point dans laquelle un dispositif et un procédé selon l’invention peuvent être implémentés.
[0051] [Fig. 3] La figure 3 représente une vue un peu plus détaillée, tout en restant schématique et simplifiée, d’un partie de l’installation 10, illustrant l’environnement d’un dispositif de coupure d’une unité de réseau HVDC conforme aux enseignements de l’invention.
[0052] [Fig. 4A-4B] Les figures 4A et 4B sont des schémas simplifiés de la partie de l’installation 10 qui est illustrée à la Fig. 3, illustrant la configuration d’isolement du dispositif de coupure et une configuration de préparation.
[0053] [Fig. 5A-5B] Les figures 5A et 5B sont des schémas simplifiés de la partie de l’installation 10 qui est illustrée à la Fig. 3, illustrant une séquence de pilotage du dispositif de coupure comprenant son passage d’une configuration de préparation à sa configuration de pré-charge.
[0054] [Fig. 6A-6D] Les figures 6A à 6D sont des schémas simplifiés de la partie de l’installation 10 qui est illustrée à la Fig. 3, illustrant une séquence de pilotage du dispositif de coupure comprenant son passage par une configuration de charge du condensateur de pré-charge.
[0055] [Fig. 7A-7C] Les figures 7A à 7C sont des schémas simplifiés de la partie de l’installation 10 qui est illustrée à la Fig. 3, illustrant une séquence de pilotage du dispositif de coupure comprenant son passage à une configuration de conduction.
[0056] [Fig. 8] La figure 8 est un organigramme schématique d’un procédé de protection électrique comprenant un procédé de pilotage en fermeture d’un dispositif de coupure 28 selon l’invention.
[0057] [Fig. 9A] La figure 9A illustre un autre mode de réalisation d’un dispositif de coupure selon l’invention.
[0058] [Fig. 9B] La figure 9B est un tableau indiquant les états de commutation des différents interrupteurs du dispositif de coupure de la Fig. 9A, dans différentes configurations de ce dispositif de coupure.
[0059] [Fig. 10A] La figure 10A illustre un autre mode de réalisation d’un dispositif de coupure selon l’invention.
[0060] [Fig. 10B] La figure 10B est un tableau similaire à celui de la Fig. 9B pour le dispositif de coupure de la Fig. 10A.
[0061] [Fig. 11 A] La figure 11 A illustre un autre mode de réalisation d’un dispositif de coupure selon l’invention.
[0062] [Fig. 11 B] La figure 11 B illustre une variante du dispositif de coupure de la Fig. 11 A selon l’invention.
[0063] [Fig. 11C] La figure 11C est un tableau similaire à celui de la Fig. 9B pour les dispositifs de coupure des Figs. 11 A et 11 B.
[0064] [Fig. 12A] La figure 12A illustre un autre mode de réalisation d’un dispositif de coupure selon l’invention.
[0065] [Fig. 12B] La figure 12B est un tableau similaire à celui de la Fig. 9B pour le dispositif de coupure de la Fig. 12A
[0066] [Fig. 13A] La figure 13A illustre un autre mode de réalisation d’un dispositif de coupure selon l’invention. [0067] [Fig. 13B] La figure 13B est un tableau similaire à celui de la Fig. 9B pour le dispositif de coupure de la Fig. 13A.
[0068] [Fig. 14A] La figure 14A illustre un autre mode de réalisation d’un dispositif de coupure selon l’invention.
[0069] [Fig. 14B] La figure 14B est un tableau similaire à celui de la Fig. 9B pour le dispositif de coupure de la Fig. 14A.
[0070] [Fig. 15A] La figure 15A illustre un autre mode de réalisation d’un dispositif de coupure selon l’invention.
[0071] [Fig. 15B] La figure 15B est un tableau similaire à celui de la Fig. 9B pour le dispositif de coupure de la Fig. 15A.
[0072] [Fig. 16A] La figure 16A illustre un autre mode de réalisation d’un dispositif de coupure selon l’invention.
[0073] [Fig. 16B] La figure 16B est un tableau similaire à celui de la Fig. 9B pour le dispositif de coupure de la Fig. 16A.
[0074] [Fig. 17A] La figure 17A illustre un autre mode de réalisation d’un dispositif de coupure selon l’invention.
[0075] [Fig. 17B] La figure 17B est un tableau similaire à celui de la Fig. 9B pour le dispositif de coupure de la Fig. 17A.
Description des modes de réalisation
[0076] La Fig. 1 représente un exemple d’une installation 10 de transmission et de distribution de courant électrique comprenant une unité de réseau de courant électrique sous haute tension continue, ci-après dénommée unité de réseau HVDC 12. L’unité de réseau HVDC 12 opère sous une tension de service nominale unique qui est une haute tension continue, par exemple avec une tension de service nominale continue supérieure à 75 000 V (75kV).
[0077] Dans un réseau électrique, la transmission de puissance électrique entre deux points donnés du réseau se fait par une ligne de transmission de puissance qui comprend généralement plusieurs conducteurs dont chacun correspond à un pôle électrique de la ligne de transmission de puissance. Dans tous les cas, au sens du présent texte, un conducteur électrique peut être sous la forme d’un unique conducteur électrique qui s’étend entre deux points distincts d’une unité de réseau considérée, ou sous la forme d’un ensemble de conducteurs électriques qui s’étendent en parallèle électriquement entre deux points distincts d’une unité de réseau considérée, tous les conducteurs de l’ensemble étant, à chaque instant, au même potentiel électrique pour une même position entre les deux points distincts le long chacun de ces conducteurs (ceci afin de prendre en compte une éventuelle chute de tension le long de chaque conducteur donné due à la résistivité du conducteur).
[0078] Ainsi, dans une unité de réseau HVDC, la transmission de puissance électrique entre deux points donnés du réseau se fait par une ligne de transmission de puissance qui, dans beaucoup de cas, comporte deux pôles électriques, chaque pôle comprenant un conducteur électrique qui s’étend entre les deux points donnés du réseau. Dans ce cas, la ligne de transmission de puissance comporte donc deux conducteurs électriques de polarités différentes, avec, en charge, par exemple un conducteur électrique qui est à un potentiel positif et un conducteur électrique qui est à un potentiel négatif ou neutre. Toujours dans une unité de réseau HVDC, la transmission de puissance électrique entre deux points donnés du réseau peut aussi se faire par une voie de transmission de puissance à trois pôles électriques comprenant trois conducteurs électriques, avec, en charge, un conducteur électrique qui est à un potentiel positif, un conducteur électrique qui est à un potentiel négatif, et un conducteur électrique qui est à un potentiel neutre. Dans certains cas, la transmission de puissance électrique entre deux points donnés du réseau peut se faire par une ligne de transmission de puissance à un seul pôle électrique, avec un conducteur électrique au potentiel de la ligne et avec un retour électrique par la terre.
[0079] Dans les Figs. 1 et 2, on a représenté par un seul trait une ligne de transmission de puissance entre deux points distincts d’une unité de réseau, notamment dans l’unité de réseau HVDC 12, ceci afin de faire apparaitre clairement la topologie du réseau sans avoir à entrer dans les détails techniques. De même, là où on a représenté, en un point donné de l’unité de réseau, un bus électrique, on aura dans la réalité autant de bus électriques que le nombre de pôles, donc autant de bus électriques que le nombre de conducteurs électriques dans les lignes de transmission qui partent du point considéré. Par exemple, on peut partir du principe que l’on a représenté dans l’unité de réseau HVDC 12 uniquement les conducteurs électriques et les bus électriques correspondant à un pôle positif.
[0080] Dans l’exemple de la Fig. 1 , l’unité de réseau HVDC 12 présente 4 terminaux, en l’occurrence un premier terminal 14.1 , un deuxième terminal 14.2, un troisième terminal 14.3 et un quatrième terminal 14.4. L’unité de réseau HVDC 12 comprend, pour relier électriquement ces 4 terminaux, des conducteurs électriques 21 , 22, 23, 24, des bus électriques 26.1 , 26.2, 26.3, 26.4, des dispositifs de coupure, etc... qui tous opèrent sous la tension de service nominale de l’unité de réseau HVDC 12.
[0081] La Fig. 2 représente un autre exemple d’une installation 10 de transmission et de distribution de courant électrique comprenant une unité de réseau HVDC 12. Dans ce deuxième exemple, l’unité de réseau HVDC 12 présente 2 terminaux, en l’occurrence un premier terminal 14.1 et un deuxième couple de terminal 14.2. L’unité de réseau HVDC 12 comprend, pour relier électriquement ces 2 terminaux, une unique ligne électrique comprenant un conducteur électrique 21 qui s’étend électriquement entre deux convertisseurs de puissance électrique 18.1, 18.2, avec interposition, à chaque extrémité du conducteur électrique 21 , de dispositifs de coupure 28.1 , 28.2 qui opèrent sous la tension de service nominale l’unité de réseau HVDC 12.
[0082] En chacun de ses 4 terminaux, l’unité de réseau HVDC 12 de la Fig. 1 , est connectée à une autre unité de réseau 16.1 , 16.2, 16.3, 16.4. Dans l’exemple, chacune de ces autres unités de réseau 16.1 , 16.2, 16.3, 16.4 est une unité de réseau sous tension alternative, si bien que chacun des 4 terminaux 14.1 , 14.2, 14.3 et 14.4 est en réalité relié au côté continu d’un convertisseur de puissance alternatif-continu 18.1 , 18.2, 18.3, 18.4. Cependant, l’une ou l’autre ou plusieurs de ces autres unités de réseau 16.1 , 16.2, 16.3, 16.4, pourrait être d’une autre nature, et pourrait par exemple être une autre unité de réseau HVDC. Chacune de ces autres unités de réseau 16.1 , 16.2, 16.3, 16.4 peut être une unité de réseau de production d’électricité (par exemple un champ d’éoliennes), et/ou une unité de réseaux de transmission et de distribution d’électricité. [0083] Dans l’exemple illustré à la Fig. 1 , l’unité de réseau HVDC 12 comprend plusieurs noeuds de liaison, en l’occurrence 3 noeuds de liaison, ici réalisés sous la forme de bus électriques 26.1 , 26.3 et 26.4, dont chacun comporte au moins trois liaisons distinctes qui sont connectées électriquement entre elles de manière continue, c’est-à-dire sans possibilité de coupure électrique entre les liaisons.
[0084] Le nœud de liaison 26.1 illustré à la Fig. 1 est réalisé sous la forme d’un bus électrique et comporte une première liaison 26.11 qui est reliée électriquement à une extrémité proximale d’un premier conducteur électrique 21 d’une première ligne de transmission de puissance de l’unité de réseau électrique considérée, avec interposition d’un premier dispositif de coupure électrique 28.11 , associé à la première liaison 26.11 , qui possède un état ouvert et un état fermé. Dans son état fermé, le premier dispositif de coupure électrique 28.11 permet la circulation d’un premier flux de puissance entre le nœud de liaison considéré et le premier conducteur 21 , dans la première liaison 26.11. Ce premier flux de puissance correspond, en service normal et en l’absence de défaut, à celui qui circule dans le premier conducteur 21. Dans son état ouvert, le premier dispositif de coupure électrique 28.11 interrompt la circulation de toute puissance électrique entre le nœud de liaison considéré et le premier conducteur 21 , dans la première liaison 26.11.
[0085] De manière générale, un dispositif de coupure électrique peut comprendre un ou plusieurs appareils de coupure de courant, notamment de type interrupteur, agencés en parallèle et/ou en série entre un point d’entrée du dispositif et un point de sortie du dispositif. Dans l’état ouvert, un dispositif de coupure électrique empêche la circulation du courant au travers du dispositif. Dans un état fermé, un dispositif de coupure électrique permet la circulation d’un courant électrique au travers du dispositif. Un dispositif de coupure électrique peut comprendre un ou plusieurs appareils de type disjoncteur, optimisé pour interrompre un courant établi, et/ou un ou plusieurs appareils de type sectionneur, optimisé pour maintenir une isolation électrique entre ses deux terminaux lorsqu’il est dans un état ouvert. De tels appareils peuvent être des appareils mécaniques, électroniques ou hybrides. Cependant, dans l’exemple, le premier dispositif de coupure électrique 28.11 est de préférence de type mécanique, dans lequel la coupure électrique correspond à un écartement mécanique de deux électrodes.
[0086] Sur la Fig. 1, on voit que le premier conducteur électrique 21 est relié, par son extrémité distale, au quatrième terminal 14.4 de l’unité de réseau HVDC 12, ici par l’intermédiaire d’un quatrième bus électrique 26.4 de l’unité de réseau HVDC 12. Dans cet exemple, un dispositif de coupure électrique 28.41 est interposé entre l’extrémité distale du premier conducteur électrique 21 et une liaison 26.41 du quatrième bus électrique 26.4. De préférence, notamment pour des raisons de coût réduit, le dispositif de coupure électrique 28.41 est un dispositif de coupure électrique de type mécanique. Ainsi, le premier conducteur électrique 21 est susceptible d’être entièrement isolé, à chacune de ses deux extrémités, par l’intermédiaire d’un dispositif de coupure électrique de type mécanique qui assure l’interruption du flux de puissance entre le premier conducteur électrique 21 et le reste de l’infrastructure. Dans l’exemple particulier de la Fig. 1 , le quatrième terminal 14.4 est relié électriquement à une quatrième autre unité de réseau électrique 16.4.
[0087] Bien que non représenté sur la Fig. 1 , il est possible de prévoir, aux extrémités de ce premier conducteur 21 , par exemple à chaque extrémité de ce premier conducteur, une inductance de protection qui peut être réalisée sous la forme d’un composant inductif dédié, tel qu’une bobine. De telles inductances de protection jouent le rôle de limiteur de courant de type inductif, et pourront être prévues notamment si le premier conducteur 21 présente en lui-même une faible inductance équivalente. De manière connue en soit, d’autres paramètres peuvent être pris en compte pour déterminer la nécessité de la présence d’une telle inductance de protection, comme par exemple le type et/ou le nombre des conducteurs adjacents reliés à d’autres liaisons du nœud considéré, et/ou le nombre et/la puissance du ou des convertisseurs de puissance électrique reliés à d’autres liaisons du nœud considéré.
[0088] Le nœud de liaison 26.1 illustré à la Fig. 1 comporte une deuxième liaison 26.12 qui, dans cet exemple, est reliée électriquement à un deuxième conducteur électrique 22, appartenant à une deuxième ligne de transmission de puissance de l’unité de réseau HVDC 12, par l’intermédiaire d’un deuxième dispositif de coupure électrique 28.12. Dans l’exemple de la Fig. 1 , on voit que ce deuxième conducteur électrique 22 est relié, par son extrémité distale, au troisième terminal
14.3 de l’unité de réseau HVDC 12, ici par l’intermédiaire d’un troisième bus électrique 26.3 de l’unité de réseau HVDC 12. Dans cet exemple, un dispositif de coupure électrique 28.31 est interposé entre l’extrémité distale du deuxième conducteur électrique 22 et une liaison du troisième bus électrique 26.3.
[0089] Le nœud de liaison 26.1 illustré la Fig. 1 comporte aussi une troisième liaison 26.13. Dans cet exemple, la troisième liaison 26.13 est reliée électriquement à une autre unité de réseau électrique. Le passage d’un troisième flux de puissance électrique est permis au travers de la troisième liaison 26.13. Ce troisième flux de puissance est commandé par au moins un troisième dispositif de coupure électrique 28.13, associé à la troisième liaison, qui possède un état ouvert et un état fermé. Dans l’exemple de la Fig. 1 , on remarque qu’un dispositif de coupure de courant 29.1 , que l’on qualifiera dispositif de coupure extérieur par rapport à l’unité de réseau HVDC 12 considérée, est agencé électriquement entre le convertisseur de puissance électrique 18.1 vers la première autre unité de réseau électrique 16.1 et cette même autre unité de réseau électrique 16.1 à proprement parler. Dans le cas où l’autre unité externe est un réseau sous tension alternative, le dispositif de coupure extérieur 29.1 est un dispositif de coupure sous tension alternative.
[0090] Le nœud de liaison 26.1 illustré à la Fig. 1 comporte une quatrième liaison
26.4 qui est relié électriquement à un troisième conducteur électrique 23 d’une troisième ligne de transmission de puissance de l’unité de réseau HVDC 12, avec interposition d’un quatrième dispositif de coupure électrique 28.14. Dans l’exemple, on voit que ce troisième conducteur électrique 23 est relié, par son extrémité distale, au deuxième terminal 14.2 de l’unité de réseau HVDC 12, avec interposition d’un dispositif de coupure électrique 28.22.
[0091] Dans l’exemple illustré à la Fig. 1 , on peut voir que le deuxième terminal 14.2 est relié, au sein de l’unité de réseau HVDC 12, uniquement au premier terminal 14.1 l’unité de réseau HVDC 12, ici par le troisième conducteur électrique 23. A contrario, dans l’exemple illustré à la Fig. 1 , l’unité de réseau HVDC 12 comporte un autre conducteur électrique 24 qui est relié, par une première extrémité, au troisième terminal 14.3 de l’unité de réseau HVDC 12, ici par l’intermédiaire d’un dispositif de coupure électrique 28.32. Cet autre conducteur électrique 24 est relié, par sa seconde extrémité, au quatrième terminal 14.4 de l’unité de réseau HVDC 12, ici par l’intermédiaire d’un dispositif de coupure électrique 28.42.
[0092] On remarque donc que l’unité de réseau HVDC 12 de la Fig. 1 est une unité de réseau qui est maillée, en ce sens qu’elle présente au moins deux points, ici deux terminaux, qui sont reliés électriquement par deux chemins électriques qui sont au moins en partie distincts. De la sorte, on comprend que, dans l’exemple de la Fig. 1 , en fonctionnement normal de l’unité de réseau HVDC 12, de la puissance électrique peut être transmise entre deux terminaux, ici le premier terminal 14.1 et le quatrième terminal 14.4 selon deux chemins électriques qui sont au moins en partie distincts. Cependant, l’unité de réseau HVDC peut prendre d’autres configuration, par exemple une unité de réseau en étoile, ou encore, comme dans l’exemple de la Fig. 2, prendre la forme d’une unité de réseau point à point.
[0093] Dans la suite, il va être considéré qu’un défaut électrique est apparu dans le premier conducteur électrique 21 , conduisant à l’ouverture du premier dispositif de coupure électrique 28.11 . On note ici que, vis-à-vis de la Fig. 1 , c’est par choix arbitraire que l’on choisit de décrire la situation d’un défaut dans le premier conducteur électrique 21 , et que l’on pourrait décrire de manière similaire la situation d’un défaut dans une des autres conducteurs électriques de l’unité de réseau HVDC 12, par exemple dans le deuxième conducteur électrique 22.
[0094] On a représenté sur la Fig. 3 un premier exemple de réalisation d’un dispositif de coupure 28 conforme aux enseignements de l’invention.
[0095] Dans cette Fig. 3, on a illustré qu’un tel dispositif de coupure 28 est destiné à être mis en oeuvre dans une installation électrique comportant une source de haute tension continue 17 reliée électriquement à au moins un conducteur 21 d’une ligne électrique aval, laquelle peut comprendre une ligne aérienne. Dans l’exemple de la Fig. 3, la source de haute tension continue 17 comprend par exemple, comme ce que l’a vu plus haut en relation à la Fig. 1, un convertisseur de puissance électrique 18 qui est par ailleurs alimenté par une autre unité de réseau 16, par exemple une unité de réseau à courant alternatif. Le dispositif de coupure 28 est destiné à être interposé entre la source de haute tension continue 17 et le conducteur 21 de la ligne électrique aval. Dans le cadre d’une installation selon la Fig. 1 , le dispositif de coupure 28 de la Fig. 3 peut correspondre par exemple à l’un ou l’autre des dispositifs de coupure 28.11 , 28.12, 28.14, 28.22, 28.31 28.32, 28.41 , 28.42 de la Fig. 1 qui sont liés à un conducteur électrique d’une ligne de transmission de puissance sans interposition d’un autre dispositif de coupure. Dans le cadre d’une installation selon la Fig. 2, Le dispositif de coupure 28 de la Fig. 3 peut correspondre par exemple à l’un ou l’autre des dispositifs de coupure 28.1 , 28.2 qui sont liés respectivement au conducteur électrique de la ligne de transmission de puissance.
[0096] Le dispositif de coupure 28, prévu pour couper un courant électrique sous haute tension continue, comporte un circuit principal 34, dans lequel circule, dans une configuration de conduction C_COND du dispositif de coupure, un courant nominal qui est par exemple supérieur à 500 Ampères, voire supérieur à 1000 Ampères, sous une tension nominale de service continue qui est par exemple supérieure à 75000 volts. Le circuit principal 34 du dispositif de coupure 28 s’étend entre un point amont 36 du circuit principal, qui est destiné à être relié électriquement à la source de haute tension continue 17, et un point aval 38 du circuit principal, qui est destiné à être relié électriquement au conducteur 21 d’une ligne électrique aval. Dans certains cas, il n’y aura pas d’interposition d’un autre dispositif de coupure entre le point aval 38 et le conducteur 21 , ou par exemple à tout le moins pas d’interposition d’un autre dispositif de coupure jouant un rôle dans le cadre d’un processus d’évaluation de l’intégrité d’un conducteur électrique lors du pilotage en fermeture du dispositif de coupure 28.
[0097] Le dispositif de coupure 28 comprend au moins un premier module de coupure 40.1 comprenant au moins un interrupteur de coupure 42.1 qui est interposé dans le circuit principal 34 entre un premier point primaire 44.1 et un premier point secondaire 46.1 du circuit principal 34. Le premier module de coupure est ici représenté de manière simplifiée par un simple interrupteur. Dans la réalité, l’homme du métier sait bien que, dans le domaine de la haute tension continue, un tel interrupteur de coupure peut être associé à d’autres éléments lui permettant de remplir efficacement sa fonction première de coupure de courant. Par exemple, un interrupteur de coupure peut comporter des contacts primaires et des contacts secondaires électriquement en parallèle. Un interrupteur de coupure peut comporter des moyens de soufflage d’arc. On illustrera aux figures 9A et suivantes que, au sein d’un module de coupure, un interrupteur de coupure peut être associé à un circuit d’assistance à la coupure. La description suivante du mode de réalisation de la Fig. 3 englobe toutes ces possibilités, lesquelles ne seront cependant pas détaillées dans la mesure où le principe de fonctionnement qui est décrit ne se trouve pas affecté par la présence éventuelle de tels équipements additionnels dans le module de coupure.
[0098] Le premier point primaire 44.1 et le premier point secondaire 46.1 sont situés dans cet ordre dans le circuit principal 34 entre le point amont 36 et le point aval 38. Dans l’exemple de la Fig. 3, le dispositif de coupure est représenté avec un unique module de coupure 40.1, mais on verra plus loin que le dispositif de coupure 28 pourra comprendre plusieurs modules de coupure interposés successivement dans le circuit principal 34 entre le point amont 36 et le point aval 38. De manière habituelle, l’interrupteur de coupure 42.1 est susceptible d’être commandé entre un état ouvert et un état fermé pour déterminer respectivement un état ouvert et un état fermé du premier module de coupure. Typiquement, l’interrupteur de coupure 42.1 joue le rôle d’un disjoncteur. Comme on verra plus loin, l’interrupteur de coupure 42.1 d’un module de coupure peut être formé de plusieurs interrupteurs agencés en série et/ ou en parallèle pour assurer la fonction de coupure de courant.
[0099] Le dispositif de coupure 28 comporte aussi un interrupteur d’isolation 48 qui est interposé dans le circuit principal 34 du dispositif de coupure 28 entre le point amont 36 et le premier point primaire 44.1 , l’interrupteur d’isolation 48 étant susceptible d’être commandé entre un état ouvert et un état fermé. Typiquement, l’interrupteur d’isolation 48 joue le rôle d’un sectionneur. Bien entendu, rien n’empêche de prévoir d’autres interrupteurs interposés dans le circuit principal 34 du dispositif de coupure 28 entre le point amont 36 et le premier point primaire 44.1 , que ce soient des interrupteurs jouant le rôle d’un sectionneur ou jouant un autre rôle.
[0100] Comme on peut le voir sur la Fig. 3, le dispositif de coupure 28 comporte un circuit de pré-charge 50 qui s’étend entre le premier point primaire 44.1 et la terre 52 et qui comporte au moins un condensateur de pré-charge 54, au moins une résistance de pré-charge 56 et un interrupteur de pré-charge 58. On verra que différent agencements sont possibles pour le condensateur de pré-charge 54, la résistance de pré-charge 56 et l’interrupteur de pré-charge 58 dans le circuit de pré-charge 50. Dans l’exemple de la Fig. 3, on trouve successivement dans le circuit de pré-charge 50, en allant du premier point primaire 44.1 vers la terre 52, d’abord l’interrupteur de pré-charge 58, puis la résistance de pré-charge 56, puis le condensateur de pré-charge 54. On verra dans d’autres exemples que l’on peut aussi avoir, successivement dans le circuit de pré-charge 50, en allant du premier point primaire 44.1 vers la terre 52, d’abord le condensateur de précharge 54, puis la résistance de pré-charge 56, puis l’interrupteur de pré-charge 58. Selon d’autres variantes, on pourrait avoir la résistance de pré-charge 56 entre le condensateur de pré-charge 54 et la terre 52. D’autres variantes sont encore possible, par exemple en inversant la position du condensateur de précharge 54 et de la résistance de pré-charge 56. Le condensateur de pré-charge 54 peut par exemple comprendre un unique composant physique, ou être formé de plusieurs composants physiques distincts qui sont alors agencés en série et en parallèle sous la forme d’un système capacitif équivalent électriquement au condensateur 54 illustré.
[0101] En fonction de l’état ouvert ou fermé des différents interrupteurs, le dispositif de coupure 28 présente différentes configurations, qui permettent au dispositif de coupure 28 d’assurer différentes fonctions vis-à-vis de l’unité de réseau HVDC 12. Dans les figures 4A-4B ; 5A-5B ; 6A-6D ; 7A-7D on a illustré différentes séquence de commutations des différents interrupteurs, mettant ainsi en oeuvre différentes configurations du dispositif de coupure 28.
[0102] Tout d’abord, le dispositif de coupure 28 présente une configuration d’isolation CJSOL dans laquelle le premier point primaire 44.1 est isolé du point amont 36, avec l’interrupteur d’isolation 48 dans son état ouvert, et est isolé du point aval 38, avec l’interrupteur de coupure 42.1 dans son état ouvert. Dans cette configuration, qui est celle illustrée à la Fig. 3, le point aval 38 est donc électriquement isolé du point amont 36. De la sorte, le conducteur électrique 21 de la ligne de transmission de puissance, qui est relié au point aval 38, est isolé électriquement de la source de tension 17 qui est reliée au point amont 36. Dans les modes de réalisation comportant plusieurs modules de coupure, on prévoira de préférence que, dans la configuration d’isolation CJSOL, tous les modules de coupure soient dans leur état ouvert. De même, lorsqu’un module de coupure comporte un interrupteur formé de plusieurs interrupteurs de coupure successifs dans le circuit principal 34 (voir les exemples décrit plus loin en référence aux Fig. 9A, 9B, 13 et 14A), tous les interrupteurs de coupure du module sont de préférence dans leur état ouvert lorsque le dispositif de coupure est dans sa configuration d’isolation CJSOL.
[0103] De préférence, lorsque le dispositif de coupure 28 est dans sa configuration d’isolation CJSOL, l’interrupteur de pré-charge 58 est dans son état ouvert. Cependant, on comprend que, tout du moins dans le mode de réalisation de la Fig. 4B, l’interrupteur de pré-charge 58 pourrait être dans son état fermé, sans que cela remette en cause le fait que le premier point primaire 44.1 soit isolé électriquement du point amont 36 et du point aval 38, ni par conséquent le fait que le conducteur électrique 21 de la ligne de transmission de puissance, qui est relié au point aval 38, soit isolé électriquement de la source de tension qui est reliée au point amont 36.
[0104] Dans une configuration de conduction C_COND, le dispositif de coupure 28 permet la circulation du courant électrique nominal au travers du dispositif de coupure 28, du point amont 36 au point aval 38, donc de la source de tension 17, 18 vers le conducteur électrique 21 de la ligne de transmission de puissance. Le principe de cette configuration de conduction C_COND est, pour le dispositif de coupure de la Fig. 3, illustré à la Fig. 7C. Pour cela, l’interrupteur d’isolation 48, et l’interrupteur de coupure 42.1 sont tous les deux dans leur état fermé. Bien entendu, dans les modes de réalisation comportant plusieurs modules de coupure, dans la configuration de conduction C_COND, tous les modules de coupure 40.1 , 40.2, ..., 4O.n, sont dans leur état fermé. De même, lorsqu’un module de coupure comporte un interrupteur formé de plusieurs interrupteurs de coupure successifs dans le circuit principal 34, tous les interrupteurs de coupure du module sont dans leur état fermé lorsque le dispositif de coupure 28 est dans sa configuration de conduction C_COND. En revanche, dans la configuration de conduction C_COND, l’interrupteur de pré-charge 58 est ouvert pour isoler le premier point primaire par rapport à la terre.
[0105] Le dispositif de coupure 28 peut par ailleurs être configuré dans une configuration de chargement C_CH qui vise à charger électriquement la capacité de pré-charge 54 du circuit de pré-charge 50. Le principe de cette configuration de chargement C_CH est, pour le dispositif de coupure de la Fig. 3, illustré à la Figure 6C. Dans la configuration de chargement C_CH, l’interrupteur de précharge 58 est dans un état fermé de sorte que le condensateur de pré-charge 54, la résistance de pré-charge 56 et l’interrupteur de pré-charge 58 sont tous électriquement en série dans le circuit de pré-charge 50 entre le premier point primaire 44.1 et la terre 52, tandis que le premier point primaire 44.1 est électriquement isolé du point aval 38 du dispositif de coupure 28 mais relié électriquement au point amont 36 pour permettre le chargement du condensateur de pré-charge. En effet, dans cette configuration, l’énergie électrique provenant de la source de tension 17 à laquelle est relié le point amont 36 est susceptible de charger le condensateur de pré-charge 54. Pour cela, l’interrupteur d’isolation 48 est dans son état fermé et l’interrupteur de coupure 42.1 est dans son état ouvert. Bien entendu, dans les modes de réalisation comportant plusieurs modules de coupure interposés successivement dans le circuit principal 34 du dispositif de coupure 28, on prévoira que, dans la configuration de chargement C_CH, au moins un module de coupure soit dans un état ouvert. On pourra prévoir que plusieurs modules de coupure, voire tous les modules de coupure 40.1 , 40.2, ..., 4O.n, soient dans leur état ouvert. De même, lorsqu’un module de coupure comporte 40.1 , 40.2, ..., 4O.n, un interrupteur formé de plusieurs interrupteurs de coupure successifs dans le circuit principal 34, au moins un interrupteur de coupure, voire tous les interrupteurs de coupure du module sont dans leur état ouvert lorsque le dispositif de coupure 28 est dans sa configuration de chargement C_CH. De même, en cas de présence d’autre interrupteur entre le premier point primaire 44.1 et la source de tension 17, ceux-ci seront dans leur état fermé.
[0106] Le dispositif de coupure 28 peut par ailleurs être configuré dans une configuration de pré-charge C_PCH pour permettre un déchargement du condensateur de pré-charge dans le conducteur 21 de la ligne électrique aval. Dans la configuration de pré-charge C_PCH du dispositif de coupure 28, l’interrupteur de pré-charge 58 est dans son état fermé de sorte que le condensateur de pré-charge 54, la résistance de pré-charge 56 et l’interrupteur de pré-charge 58 sont tous électriquement en série dans le circuit de pré-charge 50 entre le premier point primaire 44.1 et la terre 52, tandis que le premier point primaire 44.1 est électriquement isolé du point amont 36 du dispositif de coupure 28 mais relié électriquement au point aval 38. Pour cela, l’interrupteur d’isolation 48 est dans son état ouvert et l’interrupteur de coupure 42.1 est dans son état fermé. Bien entendu, dans les modes de réalisation comportant plusieurs modules de coupure, dans la configuration pré-charge, tous les modules de coupure 40.1 , 40.2, ..., 4O.n, sont dans leur état fermé. De même, lorsqu’un module de coupure comporte un interrupteur formé de plusieurs interrupteurs de coupure successifs dans le circuit principal 34, tous les interrupteurs de coupure du module sont dans leur état fermé lorsque le dispositif de coupure 28 est dans sa configuration de pré-charge C_PCH. La configuration de pré-charge C_PCH est, pour le dispositif de coupure de la Fig. 3, représentée à la Fig. 5B.
[0107] On se place en effet dans le cas où le conducteur électrique, arbitrairement le premier conducteur électrique 21 de la Fig. 1 ou de la Fig.2, a précédemment été le lieu d’un défaut électrique qui a donné lieu à son isolation électrique, par ouverture des dispositifs de coupure à ses deux extrémités.
[0108] Dans la suite, on dénomme dispositif de coupure amont celui de ces deux dispositifs de coupure qui est situé à l’extrémité amont du conducteur électrique 21 , donc entre le conducteur 21 qui a été l’objet du défaut électrique et la source de tension 17. Par conséquent, on dénomme dispositif de coupure aval celui de ces deux dispositifs de coupure qui est situé à l’extrémité aval du conducteur électrique 21. Dans l’exemple de la Fig. 1 , on peut prendre l’hypothèse que le dispositif de coupure amont est, pour le premier conducteur électrique 21, le dispositif de coupure 28.11 , le dispositif de coupure aval état alors, pour ce premier conducteur électrique 21 , le dispositif de coupure 28.41. Pour un conducteur électrique donné, la notion deux amont et aval dépend donc de quelle extrémité de ce conducteur est reliée à ce qui est peut être considéré comme une source de tension à haute tension continue. Dans certaines installations, pour un conducteur électrique donné d’une ligne de transmission puissance, ce sera toujours la même extrémité du conducteur qui pourra être considéré comme l’extrémité amont. Par exemple, dans une installation du type de celle de la Fig. 2, une première extrémité du conducteur électrique 21 peut être reliée par exemple un champ d’éoliennes, tandis que l’autre extrémité peut par exemple être liée à un réseau de distribution et/ou à un consommateur d’électricité. Dans ce cas, l’extrémité reliée au champ d’éoliennes sera l’extrémité amont. Dans d’autres cas, laquelle des extrémités du conducteur électrique sera l’extrémité amont pourra dépendre de l’état instantané de l’installation. Par exemple, dans une installation du type de celle illustré à la Fig. 1 , laquelle des deux extrémités du premier conducteur électrique 21 est l’extrémité amont pourra dépendre de l’état par exemple des autres unités de réseau 16.1 , 16.4 qui sont respectivement reliées respectivement à chacune des deux extrémités de ce premier conducteur électrique 21.
[0109] À la Fig. 3, on a illustré l’extrémité amont du conducteur électrique 21 de la ligne de transmission de puissance, comme étant reliée à ce qui, au moins à l’instant de la re-fermeture de la ligne, est considéré comme une source de tension à haute tension continue 17. Le dispositif de coupure 28 illustré à la Fig.
3 est donc considéré, vis-à-vis du procédé qui va être décrit ci-après, comme un dispositif de coupure amont.
[0110] Un tel dispositif de coupure peut être utilisé pour mettre en oeuvre un processus d’évaluation de l’intégrité d’un conducteur électrique 21 dans une ligne de transmission de puissance électrique dans une installation électrique 10 comportant une source principale de haute tension continue 17 reliée électriquement au conducteur électrique 21 avec un dispositif amont de coupure de courant 28 interposé entre la source principale de tension 17 et le conducteur électrique 21.
[0111] Dans un état initial, lorsque le conducteur électrique 21 est isolé électriquement de l’installation, le dispositif amont de coupure 28 est dans une configuration d’isolation CJSOL. Par ailleurs, le conducteur électrique 21 est, à une extrémité distale, relié à un dispositif aval de coupure électrique qui, à l’état initial, est dans une configuration d’isolation CJSOL de sorte que, à l’état initial, le conducteur électrique est, sauf pour ce qui d’un éventuel défaut électrique affectant le conducteur électrique 21 , isolé électriquement de l’installation 10 et de l’environnement.
[0112] Le processus d’évaluation envisagé comporte au moins une étape de précharge du conducteur électrique 21 au cours de laquelle une source auxiliaire de tension auxiliaire, distincte de la source de tension principale 17, est reliée au conducteur électrique de la ligne de transmission puissance électrique, pour mettre sous tension le conducteur électrique 21 tout en maintenant le conducteur électrique isolé par rapport à la source de tension principale 17 et par rapport au reste de l’installation électrique 10.
[0113] On verra que, avec un dispositif de coupure 28 selon l’invention, par exemple celui illustré schématiquement à la Fig. 3, la source de tension auxiliaire est formée par l’au moins une capacité de pré-charge 54 du circuit de pré-charge 50 de telle sorte que l’étape de pré-charge du conducteur électrique 21 est réalisée en amenant le dispositif de coupure amont dans sa configuration de pré-charge C_PCH. Bien entendu, on veille alors à maintenir le dispositif aval de coupure dans sa configuration d’isolation CJSOL. Cependant, dans d’autres modes de réalisation d’un processus d’évaluation, la source auxiliaire pourrait comprendre un autre réseau électrique, ou un groupe électrogène, avec éventuellement un convertisseur de puissance, mais dans tous les cas distincte de la source de tension principale 17 qui délivre la tension nominale de service à l’unité de réseau HVDC 12.
[0114] Le processus d’évaluation envisagé comporte, pendant ou après l’étape de pré-charge du conducteur, au moins une étape de détermination de paramètre comprenant la détermination d’au moins un paramètre de courant ou de tension dans la ligne électrique aval, et une étape d’évaluation au cours de laquelle l’intégrité du conducteur électrique 21 est évaluée en fonction de l’au moins un paramètre déterminé pendant l’étape de détermination de paramètre.
[0115] On comprend en effet que, en cas de défaut électrique affectant le conducteur électrique 21 , le paramètre de courant ou de tension dans la ligne sera notablement différent de celui qu’on pourrait trouver dans la ligne en l’absence de ce défaut. Typiquement, le potentiel électrique du conducteur électrique 21 sera différent en fonction de la présence ou pas, lors de la mise en oeuvre du processus d’évaluation, d’un défaut électrique affectant le conducteur électrique 21. Par exemple, avec un dispositif de coupure amont 28 conforme aux enseignements de l’invention, et à condition que, avant l’étape de pré-charge, le condensateur de pré-charge 54 appartenant au dispositif de coupure amont ait été préalablement chargé, l’étape de pré-charge du conducteur se traduit par un déchargement de l’énergie électrique contenue dans le condensateur de pré- charge 54 vers le conducteur électrique 21. En l’hypothèse, sauf présence d’un défaut électrique affectant le conducteur électrique 21 , le conducteur électrique 21 se trouve, du côté de son extrémité aval, isolé électriquement de l’installation 10 et de l’environnement. De ce fait, le potentiel électrique du conducteur électrique 21 , qui résulte de ce déchargement du condensateur de pré-charge dans le conducteur électrique dont on souhaite évaluer l’état de santé, donc l’intégrité, sera différent en fonction de la présence ou pas d’un défaut électrique affectant ce conducteur électrique. Aussi, en évaluant le potentiel électrique du conducteur électrique 21 , on peut en déduire une indication de l’intégrité de ce conducteur électrique 21.
[0116] De préférence, le processus d’évaluation est conduit en amenant le conducteur électrique 21 dont on veut évaluer l’intégrité à un niveau de potentiel de test dont la valeur est par exemple supérieure ou égale à au moins 50 %, de préférence supérieure ou égale à 70 % de la valeur de son potentiel électrique nominal en service, lorsque la ligne électrique est soumise à la tension nominale de service de l’unité de réseau HVDC 12. En effet, il est apparu que pour des niveaux de potentiel inférieurs, un défaut électrique n’est pas nécessairement détectable. Par exemple, en cas de rupture seulement partielle d’un isolant électrique entourant le conducteur électrique, il se peut que le défaut électrique n’apparaisse que pour un potentiel dans le conducteur électrique 21 qui atteint au moins le niveau de potentiel de test décrit ci-dessus.
[0117] Pour cela, on verra que, dans le cadre de l’utilisation d’un dispositif de coupure 28 selon l’invention, par exemple l’un de ceux illustré sur les figures, comportant au moins un condensateur de pré-charge 54, il est possible, en fonction notamment de la valeur de capacité du condensateur de pré-charge 54 par rapport à l’impédance caractéristique, notamment la capacité équivalente, du conducteur électrique 21 , qu’une unique étape de pré-charge du conducteur ne permette pas d’atteindre le niveau de potentiel souhaité. Dans ce cas, le processus d’évaluation peut alors comporter plusieurs étapes de pré-charge successives, séparées par des étapes de recharge du condensateur pré-charge 54, de préférence en maintenant le conducteur électrique 21 isolé électriquement de la source de tension principale 17, tel que cela sera décrit ci-après, ceci afin de ne pas perturber cette dernière en cas de défaut électrique persistant dans le conducteur électrique 21. De la sorte, dans l’hypothèse où une étape de précharge ne permet pas d’atteindre le niveau de potentiel de test souhaité, le processus d’évaluation se poursuit, sans passer par la configuration de conduction C_COND du dispositif de coupure de courant, c’est-à-dire sans relier le conducteur électrique 21 dont on veut évaluer l’intégrité avec la source principale de tension 17, par une étape de recharge du condensateur de précharge au cours de laquelle le dispositif est amené dans la configuration de chargement C_CH, puis successivement, toujours sans relier le conducteur électrique 21 dont on veut évaluer l’intégrité avec la source principale de tension 17, par une nouvelle étape de pré-charge du conducteur électrique et une nouvelle étape de détermination de paramètre, selon un cycle de pré-charge. On note que l’étape de détermination du paramètre de courant et/ou de tension dans la ligne, mise en oeuvre pour permettre d’évaluer l’intégrité de la ligne, peut être conduite après chaque étape de pré-charge, ou éventuellement après un nombre prédéterminé d’étapes de pré-charge successives.
[0118] Bien entendu, on cherchera à ne pas multiplier le nombre de cycles de précharge nécessaire pour aboutir à la possibilité d’évaluer l’intégrité du conducteur. Pour ce faire, on comprend qu’il est nécessaire de dimensionner le condensateur de pré-charge 54 de telle sorte que l’énergie qu’il est susceptible d’accumuler permette, en un nombre raisonnable de cycles de pré-charge d’atteindre, dans le conducteur électrique 21 , le niveau de potentiel de test souhaité, lequel sera par exemple supérieur ou égal à au moins 50 %, de préférence supérieur ou égal à 70 % de la valeur du potentiel électrique nominal en service dans le conducteur électrique 21 , lorsque la ligne électrique est soumise à la tension nominale de service de l’unité de réseau HVDC 12.
[0119] Par exemple, on pourra choisir de dimensionner le condensateur de précharge 54 de telle sorte que l’énergie qu’il est susceptible d’accumuler permette d’atteindre, dans le conducteur électrique 21 , et dans l’hypothèse où le conducteur électrique n’est pas affecté d’un défaut électrique, le niveau de potentiel de test souhaité en une seule pré-charge, ou en un nombre de cycle de pré-charge compris dans la gamme allant de 1 à 10, de préférence allant de 1 à 4. [0120] Bien entendu, ce dimensionnement sera fonction de la capacité équivalente du conducteur électrique 21. Par exemple la capacité équivalente du condensateur de pré-charge 54 pourra être d’au moins 10% de la capacité équivalente du conducteur électrique 21 (la capacité équivalente d’un conducteur étant la capacité linéique du conducteur multipliée par la longueur de ce conducteur). En pratique la capacité équivalente du condensateur de pré-charge 54 pourra ainsi être supérieure 1 microfarad (pF), voire supérieure 5 microfarads
[0121] En prévoyant la possibilité d’avoir plusieurs cycles de pré-charge pour atteindre le niveau de potentiel de test souhaité, on permet de réduire la capacité équivalente du condensateur de pré-charge 54, donc son encombrement et son coût. Ainsi, on pourra en général se contenter d’un condensateur de pré-charge 54 ayant une capacité équivalente inférieure à 20 microfarads (pF), voire même dans certains cas une capacité équivalente inférieure à 10 microfarads (pF).
[0122] La capacité équivalente du condensateur de pré-charge 54 pourra ainsi être comprise dans la gamme allant de 1 microfarad (pF) à 20 microfarads (pF), voire dans la gamme allant de 5 microfarads (pF) à 20 microfarads (pF).
[0123] Par exemple, dans une ligne monoconducteur, on pourra utiliser la relation suivante pour déterminer le dimensionnement de la capacité équivalente C54 du condensateur de pré-charge 54 :
Figure imgf000037_0001
Avec :
C21 : la capacité équivalente du conducteur 21
V2itest : le niveau de potentiel de test souhaité dans le conducteur 21
V12 : la tension de service nominale dans l’unité de réseau HVDC 12 n : un nombre maximal de cycles de pré-charge que l’on autorise pour atteindre, dans le conducteur électrique 21 , le niveau de potentiel de test souhaité. [0124] Dans tous les cas, la capacité équivalente du condensateur de pré-charge 54 pourra être déterminée et/ou affinée empiriquement, par exemple par simulation numérique ou par quelques tests expérimentaux.
[0125] Dans certains modes de réalisation, le condensateur de pré-charge 54 doit pouvoir tenir une tension à ses bornes qui est au moins égale à la tension de service nominale dans l’unité de réseau HVDC 12, par exemple pouvoir tenir une tension à ses bornes qui est comprise dans la gamme allant de 1 à 2 fois la tension de service nominale dans l’unité de réseau HVDC 12. Dans certains exemples illustrés, le condensateur de pré-charge 54 est intégré dans un circuit d’assistance à la coupure en parallèle avec un parasurtenseur. Dans de tels cas le condensateur de pré-charge 54 doit pouvoir tenir une tension à ses bornes qui est égale à la tension de protection du parasurtenseur, qui est par exemple comprise dans une gamme allant de 1 .5 et 1 .7 fois la tension de service nominale dans l’unité de réseau HVDC 12.
[0126] On décrira maintenant un procédé de pilotage en fermeture d’un dispositif de coupure de courant électrique conforme aux enseignements de l’invention. Ce procédé de pilotage en fermeture comporte un processus d’évaluation de l’intégrité du conducteur électrique. Ce procédé de pilotage en fermeture d’un dispositif de coupure 28 s’inscrit dans le cadre général d’un procédé de protection électrique 100 dont un organigramme schématique est illustré à la Fig. 8.
[0127] Différentes étapes du procédé de pilotage en fermeture seront décrites en référence aux figures 4A, 4B, 5A, 5B, 6A-6D et 7A-7D qui décrivent schématiquement les différents états successifs du dispositif de coupure au cours d’un tel procédé de pilotage.
[0128] Comme indiqué précédemment, la Fig. 4A décrit la configuration du dispositif de coupure de la Fig. 3, juste après une étape préalable 120 d’isolation électrique du conducteur électrique 21 considéré, par exemple suite à la détection 110 d’un défaut électrique dans ce conducteur électrique 21. On note que, à la Fig. 4A, l’interrupteur de pré-charge 58 est dans son état ouvert. Cependant, comme illustré à la Fig. 4B, on pourrait prévoir qu’il soit dans son état fermé. [0129] Dans cet exemple, on décrira le cas dans lequel, juste après l’étape préalable 120 d’isolation électrique du conducteur électrique considéré, le condensateur 54 du circuit de pré-charge est dans un état chargé. On considère alors que la tension aux bornes du condensateur de pré-charge 54 est égale ou du même ordre de grandeur que la tension entre le conducteur électrique 21 considéré et la terre lorsque la ligne de transmission de puissance est sous sa tension nominale de service. Si tel n’est pas le cas, la première étape du procédé de pilotage en fermeture peut être une étape analogue à l’étape de recharge du condensateur de pré-charge 54 qui sera décrite ci-après. Par ailleurs, avant d’engager l’étape 141 de pré-charge du conducteur, il est possible, suivant les modes de réalisation, de prévoir un processus de préparation 130 dont un exemple sera décrit plus bas.
[0130] Dans tous les cas, en partant du principe que le condensateur 54 du circuit de pré-charge est dans son état chargé, il est procédé à au moins une étape de précharge du conducteur 141 comprenant le passage du dispositif de coupure 28 à sa configuration de pré-charge C_PCH, décrite ci-dessus et illustrée à la Figure 5B, pour mettre sous tension le conducteur électrique de la ligne de transmission de puissance électrique qui est agencée en aval du point aval 38 du dispositif de coupure 28. De préférence, comme cela est illustré par la succession des Figs. 5A et 5B, l’étape de pré-charge du conducteur 141 comporte d’abord la fermeture de l’interrupteur de pré-charge 58, et ensuite la fermeture du ou des modules de coupure 40.1 , 42.1 .
[0131 ] Pendant ou après l’étape de pré-charge du conducteur 141 , en tous cas une fois que le condensateur de pré-charge 54 a été mis en communication électrique avec la ligne électrique, le processus d’évaluation 140 comporte au moins une étape 143 de détermination de paramètre comprenant la détermination d’au moins un paramètre de courant ou de tension dans le circuit principal 34 ou dans la ligne électrique aval. L’au moins paramètre à déterminer peut par exemple comprendre ou être sélectionné parmi :
- l’intensité du courant dans le circuit principal 34 ou dans la ligne électrique aval, notamment dans le premier conducteur 21 ,
- la dérivée par rapport au temps de l’intensité du courant dans le circuit principal 34 ou dans la ligne électrique aval, notamment dans le premier conducteur 21,
- le potentiel électrique du premier conducteur 21 , et/ou
- la dérivée par rapport au temps du potentiel électrique du premier conducteur 21 , ou parmi leur combinaisons logiques et/ou arithmétiques.
[0132] Le potentiel électrique du premier conducteur 21 peut typiquement être déterminé par le biais de la tension entre ce premier conducteur 21 et la terre, ou par le biais de la tension entre ce premier conducteur 21 et un autre conducteur, notamment un autre conducteur de la même ligne de transmission de puissance électrique.
[0133] Typiquement, le paramètre à déterminer est mesuré, ou déterminé à partir d’une mesure. Ainsi, tel qu’on l’a représenté sur la Fig. 2, on équipe de préférence le premier conducteur électrique 21 et/ou le circuit principal 34 du dispositif de coupure 28 d’un appareil de mesure 32.1 , 32.2 délivrant un résultat de mesure utilisé pour la détermination du paramètre. L’appareil de mesure peut comprendre notamment un voltmètre et/ou un ampèremètre. On notera que, dans certains cas, le paramètre peut être mesuré ou être déterminé à partir d’une mesure dans la liaison d’un nœud de liaison à laquelle le conducteur électrique 21 est raccordé par l’intermédiaire du dispositif de coupure 28.
[0134] Comme illustré dans l’exemple illustré à la Fig. 8, on peut prévoir au sein du processus d’évaluation 140, une étape de temporisation 142 entre le passage 141 du dispositif de coupure 28 à sa configuration pré-charge et l’étape 143 de détermination de paramètre. Cette étape de temporisation 142 peut être prévue par exemple pour attendre la stabilisation des conditions électrique dans le conducteur électrique 21. Cela peut par exemple être avantageux lorsque le paramètre à déterminer est un paramètre lié au potentiel électrique final dans le conducteur électrique, résultant de la pré-charge du conducteur par passage du dispositif de coupure 28 à sa configuration de pré-charge C_PCH. Une telle étape de temporisation 142 peut par exemple avoir une durée comprise entre 1 ms et 20 ms millisecondes. Cependant, dans d’autres modes de réalisation, par exemple des modes de réalisation dans lesquels le paramètre à déterminer concerne une variation de courant ou de potentiel électrique dans le conducteur électrique 21 , il pourra être avantageux d’éviter une telle temporisation et de réaliser l’étape 143 de détermination de paramètres immédiatement après le passage du dispositif de coupure 28 à sa configuration de pré-charge C_PCH, par exemple pour surveiller la dérivée du courant ou du potentiel électrique dans le conducteur électrique 21 au moment de l’établissement du courant, y compris par l’analyse de phénomènes transitoires ou oscillatoires pendant l’étape 141 de pré-charge du conducteur.
[0135] Comme indiqué plus haut, sur la base de ce paramètre, le processus d’évaluation 140 peut comporter une étape 144 d’évaluation de l’intégrité du conducteur électrique 21. Typiquement, cette étape d’évaluation 144 peut comporter une comparaison entre le paramètre qui a été déterminé et une valeur de seuil, laquelle peut être prédéterminée, ou peut-être calculée en fonction des conditions dans lesquelles se déroule l’étape d’évaluation. Cette valeur de seuil peut être le niveau de potentiel de test souhaité décrit ci-dessus, ou peut être une autre valeur. En effet, si la valeur de seuil du paramètre est atteinte ou dépassée, on peut en déduire que le conducteur électrique n’est pas, ou n’est plus, affecté par un défaut électrique, aboutissant donc à une évaluation positive de l’intégrité du conducteur électrique 21. Dans certains cas, la valeur déterminée pour le paramètre permettra de déduire que le conducteur électrique reste affecté par un défaut électrique, aboutissant donc à une évaluation négative de l’intégrité du conducteur électrique 21. Dans certains cas, la valeur déterminée pour le paramètre permettra de déduire que le conducteur électrique reste affecté par un défaut électrique, aboutissant donc à une évaluation négative de l’intégrité du conducteur électrique 21 , même après une unique étape de pré-charge du conducteur électrique. Cependant, dans certains cas, la valeur déterminée pour le paramètre ne permet pas de conclure quant à l’intégrité du conducteur électrique. Par exemple, cette situation peut être celle dans laquelle le paramètre déterminé ne permet pas de conclure à la présence d’un défaut, mais que le potentiel électrique atteint dans le conducteur électrique 21 suite à l’étape de précharge n’a pas atteint la valeur de potentiel électrique de test.
[0136] Ainsi, typiquement, après au moins une étape 141 de pré-charge du conducteur, la fermeture complète du dispositif de coupure de courant par passage du dispositif de coupure de courant à sa configuration de conduction C_COND est poursuivie si une valeur de tension dans le circuit principal 34 du dispositif de coupure 28, ou dans la ligne électrique aval, dépasse une valeur de seuil.
[0137] De manière générale, le procédé de pilotage du dispositif de coupure pourra comporter une étape de décision, au cours de laquelle il est décidé, en fonction de l’au moins un paramètre déterminé pendant l’étape de détermination de paramètre, de la poursuite ou non de la fermeture complète du dispositif de coupure de courant par passage du dispositif de coupure de courant à la configuration de conduction C_COND. Typiquement, cette étape de décision de poursuite de fermeture complète aboutit donc à une décision de poursuite positive, si l’évaluation de l’intégrité du conducteur électrique a pu être conduite et est positive. A contrario, cette étape de décision de poursuite de fermeture complète aboutit donc à une décision de poursuite négative, si l’évaluation de l’intégrité du conducteur électrique n’a pas pu être conduite ou est négative.
[0138] Dans l’exemple illustré, l’étape d’évaluation et l’étape de décision sont une seule et même étape 144. Par exemple, cette étape peut comporter une comparaison entre une valeur de potentiel électrique du premier conducteur 21 , déterminée à l’étape de détermination 143, et une valeur de seuil, par exemple le niveau de potentiel de test souhaité décrit ci-dessus.
[0139] Bien entendu, l’une et/ou l’autre de l’étape d’évaluation et de l’étape de décision peut être basée sur la détermination de plusieurs paramètres. Par ailleurs, on peut prévoir que l’étape d’évaluation et l’étape de décision soient basées sur la détermination de paramètres différents, ou sur la base de jeux de paramètres en partie différents.
[0140] Si la décision de poursuite est positive, alors le procédé enclenche une poursuite 160 de la fermeture complète du dispositif de coupure 28.
[0141] Un exemple d’un processus 160 de poursuite de la fermeture complète du dispositif de coupure 28 est illustré par la succession des Figs. 7A à 7C. Selon cet exemple le dispositif de coupure 28 passe par exemple de l’état de la Fig. 7A, correspondant au dispositif de coupure 28 dans sa configuration de précharge C_PCH, à l’état de la Fig. 7C correspondant au dispositif de coupure 28 dans sa configuration de conduction C_COND. De préférence, comme illustré à la Fig. 7B, cela peut se faire notamment en prévoyant d’abord l’ouverture 161 de l’interrupteur de pré-charge 58 avant de procéder à la fermeture 163 de l’interrupteur d’isolation 48 du dispositif de coupure 28 qui permet d’amener le dispositif dans sa configuration de conduction C_COND. On note que, dans l’exemple illustré, l’interrupteur d’isolation 48 est celui qui est fermé en dernier pour atteindre la configuration de conduction C_COND.
[0142] A la Fig. 8, le processus 160 de poursuite de la fermeture complète du dispositif de coupure 28 se termine par l’étape 163 de passage du dispositif de coupure 28 à sa configuration de conduction C_COND. Comme décrit ci-dessus, le processus 160 de poursuite de la fermeture complète du dispositif de coupure 28 peut comporter des étapes additionnelles, notamment des étapes préalables à l’étape 163 de passage du dispositif de coupure 28 à sa configuration de conduction C_COND. Ces étapes additionnelles 162 peuvent par exemple permettre une reconfiguration du dispositif de coupure 28, notamment en vue de lui permettre d’être prêt à une nouvelle coupure de courant en cas de détection d’un défaut électrique affectant le conducteur électrique 21.
[0143] Comme indiqué plus haut, on peut prévoir que la décision de poursuivre la fermeture complète du dispositif de coupure 28 soit conditionnée à ce que l’étape 144 d’évaluation de l’intégrité du conducteur électrique 21 ait pu être conduite dans des conditions satisfaisantes, notamment vis-à-vis du potentiel électrique atteint dans le conducteur électrique 21 suite à l’étape de pré-charge. Si ce potentiel électrique est insuffisant pour pouvoir statuer positivement quant à l’intégrité du conducteur électrique, on peut prévoir que l’étape de décision reste négative, sans que cela conduise nécessairement à la conclusion que le conducteur électrique 21 serait nécessairement affecté d’un défaut électrique.
[0144] Si l’étape de décision 144 est négative, le procédé peut se poursuivre, sans passer par la configuration de conduction C_COND du dispositif de coupure de courant, par une étape 180 de recharge du condensateur de pré-charge au cours de laquelle le dispositif est amené dans la configuration de chargement C_CH, puis successivement par une nouvelle étape de pré-charge du conducteur 141 , une nouvelle étape de détermination de paramètre 143, et une nouvelle étape d’évaluation et/ou de décision 144, selon un nouveau cycle de pré-charge. On peut prévoir que ce nouveau cycle de pré-charge soit mis en oeuvre uniquement si l’étape d’évaluation n’a pas précédemment abouti déjà à une évaluation négative de l’intégrité du conducteur électrique.
[0145] On comprend que ce cycle de pré-charge peut être amené à se répéter plusieurs fois successivement tant que l’étape d’évaluation et/ou de décision n’est pas positive, donc tant que le procédé ne se poursuit pas par un processus 160 de fermeture complète du dispositif de coupure 28.
[0146] De préférence, on limitera le nombre de cycles de pré-charge pour une tentative donnée de re-fermeture du dispositif de coupure 28.
[0147] On a représenté ceci à la Fig. 8 par une étape de vérification 170 du nombre de pré-charges effectuées. Par exemple, à chaque fois que l’étape 144 d’évaluation et/ou de décision n’est pas positive, on peut incrémenter un compteur d’une unité, et vérifier, lors de l’étape de vérification 170, que la valeur de ce compteur n’excède pas une valeur maximale.
[0148] Si l’étape de vérification 170 du nombre de pré-charges effectuées révèle qu’un nombre maximal est dépassé, le procédé de pilotage peut être terminé 190, sans avoir abouti à un re-fermeture complète du dispositif de coupure. Ainsi, si, après plusieurs cycles de pré-charge, l’étape de décision est négative, le procédé de pilotage de fermeture est interrompu. Dans cette hypothèse, il est préférable d’amener le dispositif de coupure 28 dans sa configuration d’isolation CJSOL. Généralement, cette hypothèse se matérialise en cas de présence d’un défaut persistant affectant le conducteur électrique 21 , nécessitant une intervention.
[0149] Si l’étape de vérification 170 du nombre de pré-charges effectuées révèle qu’un nombre maximal n’a pas été dépassé, le procédé de pilotage peut relancer une nouvelle étape de pré-charge 141 du conducteur 21 , mais après avoir procédé à une étape de recharge 180 du condensateur de pré-charge 54.
[0150] Typiquement, l’étape de recharge 180 du condensateur de pré-charge 54 comprend :
- la fermeture de l’interrupteur d’isolation 48 et la fermeture de l’interrupteur de pré-charge 58, en maintenant l’interrupteur de coupure 40.1 , 42.1 dans son état ouvert, pour charger le condensateur de pré-charge 54, ce qui est illustré à la Fig. 6C ; - après ladite fermeture de l’interrupteur de pré-charge, la réouverture de l’interrupteur d’isolation 48, ce qui est illustré à la Fig. 6D.
[0151] En préalable, en partant de la configuration de pré-charge C_PCH telle qu’illustrée à la Fig. 6A, on aura ouvert l’au moins un module de coupure 40.1 , ce qui est illustré à la Fig. 6B, avant donc de basculer le dispositif de coupure dans sa configuration de recharge illustrée à la Fig. 6C.
[0152] Plus haut, on s’est placé dans le cas dans lequel, juste après l’étape préalable 120 d’isolation électrique du conducteur électrique considéré, le condensateur 54 du circuit de pré-charge 50 est dans un état chargé. Cependant, dans certains modes de réalisation, la mise en oeuvre du dispositif de coupure 28 fera que, juste après l’étape préalable 120 d’isolation électrique du conducteur électrique considéré, le condensateur 54 du circuit de pré-charge est dans un état déchargé, ou insuffisamment chargé. Dans ce cas, on prévoira avantageusement que le procédé de pilotage comporte, après l’étape préalable 120 d’isolation électrique du conducteur électrique considéré mais avant une première étape de pré-charge du conducteur 141 , une étape préalable 132 de recharge du condensateur de pré-charge, par exemple au sein du processus de préparation 130. Le processus de préparation 130 peut aussi comporter d’autres étapes de préparation 131.
[0153] La Fig. 3 illustre un mode de réalisation particulièrement simple d’un dispositif de coupure selon l’invention.
[0154] On va maintenant décrire des modes de réalisation d’un dispositif de coupure selon l’invention qui sont plus complexes, tout en présentant la même architecture générale que celle de la Fig. 3.
[0155] Comme on le verra dans ce qui suit, certains de ces modes de réalisation d’un dispositif de coupures 28 comporteront un unique module de coupure 40.1 entre le premier point primaire 44.1 et le point aval 38. D’autres modes de réalisation comporteront, en aval du premier module de coupure 40.1 dans le circuit principal 34 du dispositif de coupure 28, au moins un dernier module de coupure 4O.n comprenant au moins un interrupteur de coupure 42.n interposé dans le circuit principal 34 entre un dernier point primaire 44.n, en aval du premier point secondaire 46.1 , et un dernier point secondaire 46.n du circuit principal 34. L’interrupteur de coupure 42.n du dernier module de coupure 4O.n est susceptible d’être commandé entre un état ouvert et un état fermé pour déterminer respectivement un état ouvert et un état fermé du dernier module de coupure 4O.n. Parmi ces modes de réalisation comportant au moins deux modules de coupures successifs dans le circuit principal 34 entre le premier point primaire 44.1 et le point aval 38, certains dispositifs de coupures 28 auront seulement deux modules de coupures, entre le premier point primaire 44.1 et le point aval 38, à savoir donc un premier module de coupure 40.1 et un dernier module de coupure 4O.n, le dernier module de coupure étant alors aussi le deuxième module de coupure. Au contraire, certains dispositifs de coupure 28 comprendront, dans le circuit principal 34 du dispositif de coupure 28, entre le premier module de coupure 40.1 et le dernier module de coupure 4O.n, au moins un module de coupure additionnel 40.2, ..., comprenant au moins un interrupteur de coupure 42.2, ..., interposé dans le circuit principal 34 entre un point primaire additionnel 44.2, ..., en aval du premier point secondaire 46.1 , et un point secondaire additionnel 46.2, ..., du circuit principal 34, en amont du dernier point primaire 44.n, et l’interrupteur de coupure 42.2, ..., du module additionnel 40.2, ..., étant susceptible d’être commandé entre un état ouvert et un état fermé pour déterminer respectivement un état ouvert et un état fermé du module de coupure additionnel 40.2, ...,. Ainsi, un tel dispositif de coupure 28 pourra comprendre un seul module de coupure additionnel interposé dans le circuit principal entre le premier module de coupure et le dernier module de coupure, ou plusieurs modules de coupure additionnels interposés successivement, dans le circuit principal, entre le premier module de coupure et le dernier module de coupure.
[0156] On verra que, pour deux modules de coupure successifs 4O.i, 4O.i+1 dans le sens amont-aval dans le circuit principal 34, le point primaire 44.i+1 de celui qui est en aval pourra être confondu électriquement avec le point secondaire 46.i de celui qui est en amont, au sens que les deux points sont toujours au même potentiel électrique.
[0157] On décrira par ailleurs des modes de réalisation dans lesquels le dispositif de coupure 28 comporte au moins un module de coupure 4O.i (i=1 , 2, ..,) comprenant un circuit d’assistance à la coupure 7O.i (i=1 , 2, ..,) qui s’étend électriquement en dérivation de l’interrupteur de coupure 42.i (i=1 , 2, ..,) et du circuit principal 34 entre le point premier point primaire 44.i (i=1 , 2, et un point secondaire 46.i (i=1 , 2, du circuit principal 34.
[0158] Un tel circuit d’assistance à la coupure 7O.i est un dispositif qui, au moment du passage du module de coupure de son état fermé à son état ouvert, favorisera la coupure du courant électrique au travers de l’interrupteur de coupure 42.i du module de coupure 4O.i considéré. Typiquement, un tel circuit d’assistance à la coupure 7O.i permettra de réduire de manière transitoire l’intensité du courant électrique dans l’interrupteur de coupure 42.i auquel il est associé électriquement en parallèle, voire même permettra, de manière transitoire, de tendre à l’annulation, ou à l’inversion du sens de circulation, du courant électrique dans l’interrupteur de coupure 42.i auquel il est associé électriquement en parallèle. Dans de tels modes de réalisation, il sera particulièrement avantageux que, dans une configuration de coupure C_C, le dispositif de coupure 28 soit configuré de telle sorte que au moins un condensateur de pré-charge 54.i (i=1 , 2, ..,) du circuit de pré-charge fasse aussi partie du circuit d’assistance à la coupure 7O.i. En effet, dans cette configuration de coupure C_C, le condensateur de pré-charge 54.i sera avantageusement utilisé aussi pour assurer la fonction de facilitation de la coupure. De la sorte, un même composant électrique, le condensateur de pré-charge 54.i sera utilisé pour deux fonctions différentes, ce qui sera source de réduction de coût et d’encombrement pour un dispositif de coupure 28 ayant à la fois un circuit d’assistance à la coupure et un circuit de pré-charge tel que décrit ci-dessus.
[0159] De manière générale, on pourra mettre cela en oeuvre de la manière suivante. Dans chacun des modes de réalisation, pour au moins un module de coupure 4O.i, un circuit d’assistance à la coupure 7O.i comporte, successivement et dans cet ordre depuis le point primaire 44.i associé au module considéré, l’au moins un condensateur de pré-charge 54.i et un interrupteur d’activation 72.i, avec un point de piquage 76 entre les deux dans le circuit d’assistance à la coupure 7O.i. Ainsi, on peut définir que le circuit de pré-charge comporte un premier tronçon, qui est commun avec le circuit d’assistance à la coupure70.i, qui s’étend entre le premier point primaire 44.1 et le point de piquage 76 et qui comprend l’au moins un condensateur de pré-charge 54.i, et un second tronçon, distinct du circuit d’assistance à la coupure 7O.i, qui s’étend entre le point de piquage 76 et la terre 52 et dans lequel est interposé l’interrupteur de pré-charge 58.
[0160] Dans les modes de réalisation qui vont être décrits, le processus de préparation 130 au sein du procédé de pilotage peut comporter une étape de préparation au cours de laquelle on coupe toute circulation de courant dans le circuit d’assistance à la coupure entre le point de piquage et le point secondaire, par exemple à l’aide d’un interrupteur placé entre ces deux points.
[0161 ] On illustré à la Fig. 9A un premier mode de réalisation d’un dispositif de coupure 28 dont le module de coupure 40.1 comporte à la fois un circuit d’assistance à la coupure 70.1 et un circuit de pré-charge 50 tels que décrits ci- dessus. Ce mode de réalisation comporte un unique module de coupure 40.1 entre le premier point primaire 44.1 et le point aval 38. Cet exemple de réalisation d’un dispositif de coupure 28 s’étend entre un point amont 36 et un point aval 38 et peut donc être utilisé à la place du mode de réalisation illustré à la Fig. 3. Un tel module de coupure est décrit plus en détail dans le document WO 2020/136340 auquel on pourra se référer pour une description détaillée.
[0162] Cet unique module de coupure 40.1 comprend un interrupteur de coupure
42.1 ayant un interrupteur primaire 60.1 , mécanique, et un interrupteur secondaire 62.1, mécanique, interposés successivement dans le circuit principal 34 entre le premier point primaire 44.1 et le premier point secondaire 46.1 associés à cet unique module de coupure 40.1 , mais de part et d’autre d’un premier point intermédiaire 64.1 du circuit principal 34 qui correspond au module de coupure 40.1. Les deux interrupteurs mécaniques primaire 60.1 et secondaire
62.1 peuvent être commandés chacun entre un état ouvert et un état fermé. Comme le module de coupure 40.1 est ici unique dans le dispositif de coupure 28, le premier point secondaire 46.1 du module de coupure 40.1 peut être considéré comme confondu électriquement avec le point aval 38 du dispositif de coupure 28, au sens que les deux points sont toujours au même potentiel électrique.
[0163] Dans ce mode de réalisation, l’interrupteur de coupure 42.1 comporte : - un parasurtenseur primaire 66.1 agencé en parallèle de l’interrupteur primaire 60.1 entre le premier point primaire 44.1 et le premier point intermédiaire 64.1 ,
- un parasurtenseur secondaire 68.1 agencé électriquement en parallèle de l’interrupteur secondaire 62.1 entre le premier point intermédiaire 64.1 et le premier point secondaire 46.1.
[0164] De tels parasurtenseurs permettent de limiter l'amplitude de la différence de potentiel aux bornes de l’interrupteur en parallèle duquel ils sont agencés. Parmi les parasurtenseurs, on connaît notamment les parafoudres, lesquels peuvent notamment comprendre les varistances (ou varistors) et les diodes « TVS » (Transient Voltage Suppressor, telles que les diodes « Transil™ ». Notamment, le parasurtenseur primaire 66.1 et / ou le parasurtenseur secondaire 68.1 peuvent comprendre chacun un varistor à oxydes métalliques (ou MOV, signifiant « metal oxyde varistor »).
[0165] Dans ce mode de réalisation, le circuit d’assistance à la coupure 70.1 de l’interrupteur de coupure 42.1 s’étend entre le premier point primaire 44.1 et le premier point secondaire 46.1 sous la forme d’un circuit capacitif tampon qui s’étend électriquement en parallèle de l’ensemble formé par l’interrupteur primaire 60.1 et l’interrupteur secondaire 62.1 , et électriquement en parallèle de l’ensemble formé par le parasurtenseur primaire 66.1 et le parasurtenseur secondaire 68.1, et qui comporte un interrupteur d’activation 72.1 et une capacité tampon qui est ici formée par le condensateur de pré-charge 54.1. De préférence, dans ce mode de réalisation, le circuit capacitif tampon formant circuit d’assistance à la coupure 70.1 ne comporte pas de composant inductif dédié. Le circuit capacitif tampon formant circuit d’assistance à la coupure 70.1 peut comporter un parasurtenseur tertiaire 74.1 agencé en parallèle de l’interrupteur d’activation 72.1 , par exemple directement aux bornes de l’interrupteur d’activation 72.1.
[0166] On peut voir que le circuit d’assistance à la coupure 70.1 comporte, successivement et dans cet ordre depuis le premier point primaire 44.1 , l’au moins un condensateur de pré-charge 54.1 et un interrupteur d’activation 72.1 , avec un point de piquage 76 entre les deux dans le circuit d’assistance à la coupure 70.1. Le circuit de pré-charge 50 comporte un premier tronçon, qui est commun avec le circuit d’assistance à la coupure, qui s’étend entre le premier point primaire 44.1 et le point de piquage 76 et qui comprend l’au moins un condensateur de pré-charge 54.1 . Le circuit de pré-charge 50 comporte un second tronçon, distinct du circuit d’assistance à la coupure 70.1 , qui s’étend entre le point de piquage 76 et la terre 52 et dans lequel est interposé l’interrupteur de pré-charge 58. On note que la résistance de pré-charge 56 du circuit de pré-charge 50 est agencée dans le second tronçon, distinct du circuit d’assistance à la coupure 70.1 , qui s’étend entre le point de piquage 76 et la terre 52, donc en-dehors du circuit d’assistance à la coupure 70.1. On comprend que, dans ce second tronçon qui s’étend entre le point de piquage 76 et la terre 52, la résistance de pré-charge 56 du circuit de pré-charge 50 pourrait être agencée d’un côté ou de l’autre de l’interrupteur de pré-charge.
[0167] On remarque que, dans ce mode de réalisation, qui comporte un parasurtenseur tertiaire 74.1 aux bornes de l’interrupteur d’activation 72.1 , un interrupteur de configuration 78.1 est prévu dans le tronçon du circuit d’assistance à la coupure qui est distinct du circuit de pré-charge 50. L’interrupteur de configuration 78.1 est agencé entre le parasurtenseur tertiaire 74.1 et le point aval 38. Cet interrupteur de configuration 78.1 est fermé dans une configuration de coupure C_C du dispositif de coupure 28, au cours de la laquelle le circuit d’assistance à la coupure 70.1 est actif pour interrompre le passage du courant dans l’interrupteur de coupure 42.1 en cours d’ouverture. Cet interrupteur de configuration 78.1 est dans son état ouvert dans les configurations de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH du dispositif de coupure 28, pour éviter que le conducteur électrique 21 , relié au point aval 38, ne puisse se décharger au travers du circuit d’assistance à la coupure 70.1 , notamment au travers du parasurtenseur tertiaire 74.1. De préférence, cet interrupteur de configuration 78.1 est dans son état fermé en configuration de conduction C_COND pour anticiper un éventuel besoin de ré-ouverture du dispositif de coupure 28.
[0168] Dans ce mode de réalisation, il est nécessaire que, pour réaliser la coupure, le condensateur de pré-charge 54 soit dans un état déchargé au moment où l’on souhaite qu’il opère en dans le cadre de l’assistance à la coupure. Il est donc nécessaire de de prévoir un circuit de décharge du condensateur de pré-charge 54.1. Un tel circuit de décharge (non représenté sur les figures) peut être un circuit de décharge passif, ne comportant pas de composant actif, par exemple comportant une résistance de décharge agencée en parallèle du condensateur de pré-charge 54. De préférence, une telle résistance de décharge présente une valeur de résistance électrique élevée de telle sorte que le dipôle qui est constitué du condensateur de pré-charge 54 et de la résistance de décharge agencés en parallèle, présente une constante de temps importante par rapport à un délai de coupure électrique dans l’interrupteur secondaire 62.1 , par exemple une constante de temps supérieure à 50 millisecondes, de préférence supérieure à 100 millisecondes. Un autre type de circuit de décharge, peut comporter au moins un composant actif, tel qu’un interrupteur commandé. Ainsi, un circuit de décharge pourrait comprendre un interrupteur commandé qui serait agencé directement en série électriquement avec la résistance de décharge évoquée ci- avant, l’ensemble de ces deux composants étant en parallèle du condensateur de pré-charge 54.1. Lorsque l’interrupteur commandé serait basculé dans un état fermé laissant passer le courant, il se formerait un circuit de décharge entre les deux armatures du condensateur de pré-charge 54.
[0169] Dans un procédé de pilotage d’un dispositif de coupure 28 selon la Fig. 9A, en vue d’amener le dispositif de son état fermé à son état ouvert, on prévoit une étape comprenant l’ouverture mécanique de l’interrupteur primaire 60.1 et de l’interrupteur secondaire 66.1. Les deux interrupteurs peuvent être ouverts mécaniquement simultanément, ou successivement dans un ordre quelconque. Une telle étape d’ouverture des deux interrupteurs peut être déclenchée en présence d’un défaut électrique dans l’installation électrique, notamment dans le conducteur électrique de la ligne aval qui est reliée au point aval 38. Il se peut que l’ouverture mécanique des deux interrupteurs 60.1 , 66.1 de l’interrupteur de coupure 42.1 ne permette pas, à elle seule l’ouverture électrique au sens de l’interruption du passage du courant au travers du dispositif de coupure 10, par la faute de l’établissement d’un arc électrique au travers de chacun de deux interrupteurs 60.1 , 66.1 . Dans cette hypothèse, le procédé prévoit de couper le courant dans l’interrupteur primaire 60.1 ouvert pour provoquer l’apparition, aux bornes de l’interrupteur primaire 60.1 , d’une tension supérieure à la tension de transition du parasurtenseur primaire 66.1 propre à le faire basculer dans un mode de conduction de courant. Pour couper le courant dans l’interrupteur primaire 60.1 ouvert, il peut être fait usage d’un circuit d’oscillation tels que décrit dans l’un ou l’autre des documents WO-2020/136340, WO-2015/103857, EP- 3.091.626, CN-103.296.636 et WO-2012/100831 , associant en série une capacité et un composant inductif dédié, pour créer un courant oscillatoire pour imposer un passage par zéro du courant dans l’interrupteur primaire 60.1 ouvert. La coupure de courant dans l’interrupteur primaire 60.1 ouvert peut être obtenue par d’autres moyens, notamment par un dimensionnement adapté de l’interrupteur primaire 60.1 , quitte à ce que ce dimensionnement conduise à un interrupteur primaire plus encombrant et / ou plus cher que celui pouvant être utilisé en cas de présence d’un circuit d’oscillation. Une fois obtenue, cette coupure du courant au travers de l’interrupteur primaire 60.1 force le courant au travers du dispositif de coupure 28 à charger le condensateur de pré-charge 54.1 , provoquant une montée de tension à ses bornes, ce qui se traduit par l’apparition de cette même tension aux bornes du parasurtenseur primaire 66.1 , et donc de la même tension aux bornes de l’interrupteur primaire 60.1. Dans l’hypothèse d’un courant de défaut important, cette tension atteint la tension de transition du parasurtenseur primaire 66.1 , lequel voit alors sa résistance varier pour limiter l’augmentation de la tension, laquelle atteint un palier. A ce stade, on considère que le parasurtenseur primaire 66.1 devient passant pour le courant. Ainsi, on peut considérer que, à partir de cet instant, le courant au travers du dispositif de coupure 28 passe au travers du parasurtenseur primaire 66.1 mais continue de circuler au travers de l’interrupteur secondaire 62.1 du fait de la présence d’un arc électrique entre les contacts de ce dernier. Pour provoquer la coupure de l’arc électrique dans l’interrupteur secondaire 62.1 , on active le circuit d’assistance à la coupure en fermant l’interrupteur d’activation 72.1. On prendra comme hypothèse que l’interrupteur de configuration aura été préalablement amené dans son état fermé, sinon on peut le faire à cet instant. Cela permet, dans le circuit d’assistance à la coupure 70.1 , le passage d’un courant propre à charger le condensateur de pré-charge 54.1 et à délester le courant dans l’interrupteur secondaire 62.1. A l’état initial, le condensateur de pré-charge 54.1 est déchargé, par exemple par la présence du circuit de décharge. Autrement dit, le dispositif de coupure 28 est configuré pour que, à l’état initial, c’est-à-dire au basculement de l’interrupteur d’activation 72.1 pour permettre le passage, dans le circuit d’assistance à la coupure 70.1 , d’un courant propre à charger le condensateur de pré-charge 54.1 , le condensateur de pré-charge 54.1 est déchargé. De ce fait, et du fait de la présence d’une différence de potentiel aux bornes du parasurtenseur primaire 66.1 , le courant au travers du dispositif 28 bascule vers le circuit d’assistance à la coupure 70.1 pour charger le condensateur de pré-charge 54.1. Pendant le temps de chargement du condensateur de pré-charge 54.1 , le courant à travers le dispositif de coupure 28 est pour l’essentiel conduit par le circuit d’assistance à la coupure 70.1 , ce qui a pour conséquence de faire baisser, voire d’annuler le courant qui circulait au travers de l’interrupteur secondaire 62.1 , dont il faut rappeler qu’il est en état de coupure mécanique, avec ses contacts séparés l’un de l’autre. Cette baisse, voire annulation, du courant au travers de l’interrupteur secondaire 62.1 va avantageusement provoquer l’extinction de l’arc électrique dans l’interrupteur secondaire 62.1. On considère alors que l’interrupteur secondaire 62.1 est ouvert électriquement et qu’une tension peut apparaitre à ses bornes sans risque de rallumage de l’arc électrique. Cette tension se répercute aux bornes du parasurtenseur secondaire 68.1 , qui peut alors jouer son rôle de limitation de la tension aux bornes de l’interrupteur secondaire. On peut alors considérer que le dispositif de coupure 28 est ouvert, car seul un courant de fuite peut circuler au travers du dispositif 28 en passant par le parasurtenseur primaire 60.1 et par le parasurtenseur secondaire 62.1. Pour cela, il est donc judicieux de choisir le parasurtenseur primaire 60.1 et le parasurtenseur secondaire 62.1 de telle sorte que la somme de leur tension de transition soit supérieure à la tension nominale de l’installation.
[0170] Dans l’exemple, le condensateur de pré-charge 54.1 est le seul condensateur du circuit d’assistance à la coupure 70.1 , au sens qu’il n’y a pas de condensateur dans le tronçon du circuit d’assistance à la coupure 70.1 qui est distinct du circuit de pré-charge 50, ici entre le point de piquage 76 et le point secondaire 46.1. Cependant, en fonction des besoins capacitifs pour d’une part l’opération de précharge et d’autre part l’opération d’assistance à la coupure, il est possible d’avoir, en plus du condensateur de pré-charge 54.1 qui est agencé dans le tronçon du circuit de pré-charge 50 qui est commun avec le circuit d’assistance à la coupure 70.1 , au moins un autre condensateur, cet autre condensateur étant agencé dans le tronçon du circuit d’assistance à la coupure 70.1 qui est distinct du circuit de pré-charge 50, ici entre le point de piquage 76 et le point secondaire 46.1. Dans tous les cas, le condensateur de pré-charge 54.1 peut prendre la forme d’un unique composant physique, ou être formé de plusieurs composants physiques qui peuvent être agencés électriquement en série et/ou en parallèle de manière à former un système capacitif équivalent électriquement au condensateur 54.1 illustré.
[0171] Pour ce mode de réalisation d’un dispositif de coupure 28 illustré à la Fig. 9A, on a illustré à la Fig. 9B un tableau dans lequel on a représenté, pour chacune des configurations décrites ci-dessus d’un dispositif de coupure 28 selon l’invention, l’état des différents interrupteurs dans la configuration représentée. Chaque ligne du tableau correspond à une de ces configurations, et les colonnes du tableau correspondent aux interrupteurs du dispositif de coupure 28, désignés par les références correspondantes utilisées dans les figures et dans le texte ci- dessus. L’état ouvert est représenté par le chiffre 0, et l’état fermé est représenté par le chiffre 1. En l’absence d’indication, l’interrupteur peut être dans l’un ou l’autre de ses états, avec possibilité qu’il y ait un état préférentiel en fonction de l’installation considérée.
[0172] Ainsi, pour ce mode de réalisation d’un dispositif de coupure 28 illustré à la Fig. 9A, la configuration de conduction C_COND est obtenue en amenant l’interrupteur d’isolation 48 et l’interrupteur de coupure 42.1 , ce dernier étant ici formé de l’interrupteur primaire 60.1 et de l’interrupteur secondaire 60.2, dans leur état fermé. L’interrupteur de pré-charge 58 peut par exemple être dans son état ouvert. De préférence, l’interrupteur d’activation 72.1 est dans son état ouvert et l’interrupteur de configuration 78.1 est dans son état fermé.
[0173] Dans ce mode de réalisation, la configuration de coupure C_C implique d’amener l’interrupteur de pré-charge 58 dans son état ouvert, puis l’interrupteur de configuration 78.1 dans son état fermé. On a vu plus haut que l’interrupteur de coupure 42.1 , à savoir ici l’interrupteur primaire 60.1 et l’interrupteur secondaire 60.2, est amené dans son état ouvert, et l’interrupteur d’activation 72.1 est amené dans son état fermé de sorte que le circuit d’assistance à la coupure 70.1 , qui comporte la capacité de pré-charge 54.1 , puisse jouer sa fonction d’assistance à la coupure. De préférence, par exemple une fois la coupure obtenue, l’interrupteur d’isolation 48 est amené dans son état ouvert. [0174] Pour ce mode de réalisation d’un dispositif de coupure 28 illustré à la Fig. 9A, la configuration d’isolation CJSOL est obtenue en amenant l’interrupteur d’isolation 48, et l’interrupteur de coupure 42.1 , à savoir ici l’intérieur primaire
60.1 et l’interrupteur secondaire 60.2, dans leur état ouvert. Au moins l’un parmi l’interrupteur d’activation 72.1 et l’interrupteur de configuration 78.1 est dans son état ouvert. Par exemple, l’interrupteur de pré-charge 58 est dans son état ouvert.
[0175] La configuration de chargement C_CH qui vise à charger électriquement la capacité de pré-charge 54 du circuit de pré-charge 50 est obtenue en amenant l’interrupteur d’isolation 48 et l’interrupteur de pré-charge 58 dans leur état fermé, l’interrupteur de coupure 42.1 , à savoir ici l’intérieur primaire 60.1 et l’interrupteur secondaire 60.2, étant amenés dans leur état ouvert tout comme l’interrupteur de configuration 78.1 est aussi dans son état ouvert. De préférence, l’interrupteur d’activation 72.1 est aussi dans son état ouvert.
[0176] La configuration de pré-charge C_PCH pour permettre un déchargement du condensateur de pré-charge 54.1 dans le conducteur de la ligne électrique aval est obtenue en amenant l’interrupteur d’isolation 48 dans son état ouvert, et en amenant l’interrupteur de pré-charge 58 et l’interrupteur de coupure 42.1 , à savoir ici l’intérieur primaire 60.1 et l’interrupteur secondaire 60.2, dans leur état fermé. De préférence, pour anticiper un éventuel besoin de ré-ouverture du dispositif de coupure 28, on peut prévoir d’amener l’interrupteur de configuration
78.1 dans son état fermé, mais l’interrupteur d’activation 72.1 étant alors dans son état ouvert.
[0177] On comprend que, pour assurer la pré-charge du conducteur électrique 21 de la ligne aval qui est relié électriquement au point aval 38, ce mode de réalisation du dispositif de coupure illustré à la Fig. 9A est piloté de la manière décrite en référence à la Fig. 3.
[0178] On note qu’il est possible de prévoir, avant une première étape de pré-charge du conducteur électrique 21 , une étape de préparation au cours de laquelle on coupe toute circulation de courant dans le circuit d’assistance à la coupure 70.1 entre le point de piquage 76 et le point secondaire 46.1 . Ceci peut se faire par exemple par ouverture de l’interrupteur d’activation 72.1. [0179] On a illustré sur la Fig. 10A une variante de réalisation du dispositif de coupure 28 de la Fig. 9A. La variante de réalisation de la Fig. 10A est identique à celle de la Fig. 9A, sauf pour la présence d’un circuit de by-pass 80 qui s’étend, en parallèle électriquement du circuit principal 34, entre le premier point primaire 44.1 et un point de by-pass 82 agencé entre le dernier point secondaire, ici le premier point secondaire 46.1 puisque ce mode de réalisation ne comporte qu’un unique module de coupure 40.1 , et le point aval 38. Dans ce circuit de by- pass est interposé un interrupteur de by-pass 84 qui est dans un état fermé dans la configuration de pré-charge C_PCH et dans un état ouvert dans les configurations de chargement C_CH, d’isolation CJSOL, de coupure C_C, et aussi dans la configuration de conduction C_COND. Le circuit de by-pass 80 permet d’assurer, pour la configuration de pré-charge C_PCH, la pré-charge du conducteur électrique 21 de la ligne aval de transmission de puissance, au travers d’un circuit ayant une inductance parasite la plus faible possible. La présence du circuit de by-pass 80 permet de déplacer l’interrupteur de configuration 78 pour le mettre dans la ligne principale 34 entre le premier point secondaire 46.1 et le point de by-pass 82. Dans cette position dans le dispositif de coupure, l’interrupteur de configuration 78 est fermé dans la configuration de conduction C_COND, et dans la configuration de coupure C_C du dispositif de coupure 28. Dans cette position dans le dispositif de coupure, l’interrupteur de configuration 78 est ouvert dans les configurations de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH du dispositif de coupure 28, pour éviter que le conducteur électrique 21, relié au point aval 38, ne puisse se décharger au travers du circuit d’assistance à la coupure 70.1 . Ce mode de réalisation, qui permet de déplacer l’interrupteur de configuration 78 en dehors du circuit d’assistance à la coupure 70.1 permet d’avoir un circuit d’assistance à la coupure 70.1 ayant une inductance parasite la plus faible possible.
[0180] Comme on peut le voir sur la Fig. 10B, l’état des autres interrupteurs dans les différentes configurations est le même que pour la variante précédente.
[0181] On a illustré sur les Figs. 11 A et 11 B deux variantes d’un dispositif de coupure selon l’invention qui sont dérivées d’une architecture de dispositif de coupure qui est décrite notamment dans les documents WO-2016/003357 et WO-201 7/116296, auxquels on se reportera plus en détail pour le fonctionnement du circuit d’assistance à la coupure 70.1. Dans les dispositifs de coupure 28 des Figs. 11 A et 11 B, on trouve donc un circuit principal 34, dans lequel circule un courant continu nominal dans une configuration de conduction C_COND du dispositif de coupure, le circuit principal 34 s’étendant entre un point amont 36 destiné à être relié électriquement à une source de haute tension continue 17 et un point aval 38 destiné à être relié électriquement à un conducteur 21 d’une ligne électrique aval de transmission de puissance électrique. Ces deux variantes de réalisation comportent ici un unique module de coupure 40.1 comprenant au moins un interrupteur de coupure 42.1 interposé dans le circuit principal 34 entre un premier point primaire 44.1 et un premier point secondaire 46.1 du circuit principal 34. Le premier point primaire 44.1 et le premier point secondaire 46.1 sont situés dans cet ordre dans le circuit principal 34 entre le point amont 36 et le point aval 38. Ces deux variantes de réalisation comportent un interrupteur d’isolation 48, interposé dans le circuit principal 34 entre le point amont 36 et le premier point primaire 44.1. Dans cette architecture, il est prévu, en parallèle du module de coupure 40.1 , un circuit d’assistance à la coupure 70.1 qui s’étend entre le point primaire 44.1 et le point secondaire 46.1 qui correspondent au module de coupure considéré. Dans une configuration de coupure C_C, le circuit d’assistance à la coupure 70.1 est prévu pour favoriser l’extinction d’un arc électrique qui peut se former entres les bornes de l’interrupteur de coupure 42.1 lors de son ouverture. Pour cela le circuit d’assistance à la coupure 70.1 comporte, entre le point primaire 44.1 et le point secondaire 46.1 qui correspondent au module de coupure considéré, au moins un composant inductif dédié 90.1 , une source de tension contrôlée 92.1 et un condensateur 54.1. Dans cette architecture, le circuit d’assistance à la coupure 70.1 forme donc un circuit LC dans lequel on peut forcer des oscillations de courant. La source de tension contrôlée 92.1 est contrôlée pour créer des alternances de courant d’intensité croissante dans le circuit d’assistance à la coupure 70.1 , jusqu’à ce que ces oscillations de courant dépassent en intensité le courant de défaut dans l’interrupteur de coupure 42.1. A la faveur d’une telle oscillation, le circuit d’assistance à la coupure 70.1 finit par injecter dans le circuit principal 34, au travers de l’interrupteur de coupure, un contre-courant de sens contraire au courant de défaut, et d’intensité supérieure au courant de défaut, provoquant un passage par zéro du courant dans l’interrupteur de coupure 42.1 , ce qui conduit à l’extinction de l’arc électrique. On note par ailleurs que le module de coupure 40.1 du mode de réalisation de la Fig. 11 A comporte un parasurtenseur 73.1 qui est agencé électriquement en parallèle de l’ensemble comprenant le condensateur 54.1 , la source de tension contrôlée 92.1 , et un interrupteur de configuration 78.1 qui sera détaillé plus loin, pour limiter la tension aux bornes de cet ensemble. De son côté, le module de coupure 40.1 du mode de réalisation de la Fig. 11 B comporte un parasurtenseur 75.1 qui est agencé électriquement en parallèle du condensateur 54.1 pour limiter la tension aux bornes du condensateur 54.1.
[0182] Au contraire de l’architecture de base décrite notamment dans les documents WO-201 6/003357 et WO-2017/116296, les dispositifs de coupure 28 des Figs.
11 A et 11 B comportent un circuit de pré-charge 50 qui s’étend entre le premier point primaire 44.1 et la terre 52 et qui comporte au moins un condensateur de pré-charge 54.1 au moins une résistance de pré-charge 56 et un interrupteur de pré-charge 58. Comme on le voit sur les figures, dans une configuration de coupure C_C, le dispositif de coupure 28 est configuré de telle sorte que le condensateur de pré-charge 54.1 du circuit de pré-charge 50 fait partie du circuit d’assistance à la coupure 70.1 , dans lequel il joue le rôle du condensateur du circuit LC destiné à générer les oscillations.
[0183] Le circuit de pré-charge 50 comporte un premier tronçon, qui est commun avec le circuit d’assistance à la coupure 70.1 , qui s’étend entre le premier point primaire 44.1 et un point de piquage 76 et qui comprend l’au moins un condensateur de pré-charge 54.1 . Le circuit de pré-charge 50 comporte un second tronçon, distinct du circuit d’assistance à la coupure 70.1 , qui s’étend entre le point de piquage 76 et la terre 52 et dans lequel est interposé l’interrupteur de pré-charge 58. On note que la résistance de pré-charge 56 du circuit de pré-charge 50 est, dans ces deux variantes, agencée dans le second tronçon du circuit de pré-charge 50 qui s’étend entre le point de piquage 76 et la terre 52, donc en-dehors du circuit d’assistance à la coupure 70.1.
[0184] Dans la variante de la Fig. 11 A, la source de tension contrôlée 92.1 , qui comporte par exemple un point de thyristors commandés et des condensateurs, est agencée dans la partie du circuit d’assistance à la coupure 70.1 qui est commune avec le circuit de pré-charge 50, ici entre l’au moins un condensateur de pré-charge 54.1 et le point de piquage 76. Dans la variante de la Fig. 11 B, la source de tension contrôlée 92.1 , est agencée dans la partie du circuit d’assistance à la coupure 70.1 qui est distincte du circuit de pré-charge 50, ici entre le point de piquage 76 et le point secondaire 46.1.
[0185] Au contraire de l’architecture de base décrite notamment dans les documents WO-201 6/003357 et WO-2017/116296, les dispositifs de coupure 28 des Figs. 11 A et 11 B comportent un interrupteur de configuration 78.1 dans le tronçon du circuit d’assistance à la coupure 70.1 qui est distinct du circuit de pré-charge 50. L’interrupteur de configuration 78.1 est agencé entre le point de piquage 76 et le point aval 38. Cet interrupteur de configuration 78.1 est fermé dans une configuration de coupure C_C du dispositif de coupure 28, au cours de la laquelle le circuit d’assistance à la coupure 70.1 est actif pour interrompre le passage du courant dans l’interrupteur de coupure 42.1 en cours d’ouverture. Cet interrupteur de configuration 78.1 est ouvert dans les configurations de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH du dispositif de coupure 28, pour éviter que le conducteur électrique 21 , relié au point aval 38, ne puisse se décharger au travers du circuit d’assistance à la coupure 70.1.
[0186] On a illustré à la Fig. 11 C un tableau qui se lit de la même manière que celui de la Fig. 9B, dans lequel on a représenté, pour chacune des configurations décrites ci-dessus d’un dispositif de coupure 28 selon l’une ou l’autre des variantes des Figs. 11 A et 11 B, l’état des différents interrupteurs dans la configuration. En plus des configurations de conduction C_COND, d’isolation CJSOL et de coupure C_C, on retrouve donc une configuration de chargement C_CH dans laquelle l’interrupteur de pré-charge 58 est dans un état fermé de sorte que le condensateur de pré-charge 54.1 , la résistance de pré-charge 56 et l’interrupteur de pré-charge 58 sont tous électriquement en série dans le circuit de pré-charge 50 entre le premier point primaire 44.1 et la terre 52, tandis que le premier point primaire 44.1 est électriquement isolé du point aval 38 du dispositif de coupure 28, notamment par l’ouverture de l’interrupteur de coupure 42.1 , mais relié électriquement au point amont 36, par la fermeture de l’interrupteur d’isolation 48 pour permettre le chargement du condensateur de pré-charge 54.1. On retrouve une configuration de pré-charge C_PCH dans laquelle l’interrupteur de pré-charge 58 est dans son état fermé de sorte que le condensateur de pré-charge 54.1 , la résistance de pré-charge 56 et l’interrupteur de pré-charge 58 sont tous électriquement en série dans le circuit de pré-charge 50 entre le premier point primaire 44.1 et la terre 52, tandis que le premier point primaire 44.1 est électriquement isolé du point amont 36 du dispositif de coupure, par l’ouverture de l’interrupteur d’isolation 48, mais relié électriquement au point aval 38, par la fermeture de l’interrupteur de coupure 42.1 pour permettre un déchargement du condensateur de pré-charge 54.1 dans le conducteur 21 de la ligne électrique aval .
[0187] On a illustré sur la Fig. 12A un dispositif de coupure selon l’invention qui est dérivé d’une architecture de dispositif de coupure qui est décrite notamment dans le document K. TAKATA et. al. " HVDC Circuit Breakers for HVDC Grid Applications”, CIGRE AORC 2014, auquel on se reportera plus en détail pour le fonctionnement du dispositif d’assistance à la coupure. Dans le dispositif de coupure 28 de la Figs. 12A, on trouve donc un circuit principal 34, dans lequel circule un courant continu nominal dans une configuration de conduction du dispositif de coupure, le circuit principal 34 s’étendant entre un point amont 36 destiné à être relié électriquement à une source de haute tension continue 17 et un point aval 38 destiné à être relié électriquement à un conducteur 21 d’une ligne électrique aval de transmission de puissance électrique. Ce mode de réalisation comporte ici un unique module de coupure 40.1 comprenant au moins un interrupteur de coupure 42.1 interposé dans le circuit principal 34 entre un premier point primaire 44.1 et un premier point secondaire 46.1 du circuit principal 34. Le premier point primaire 44.1 et le premier point secondaire 46.1 sont situés dans cet ordre dans le circuit principal 34 entre le point amont 36 et le point aval 38. Cette variante de réalisation comporte un interrupteur d’isolation 48, interposé dans le circuit principal 34 entre le point amont 36 et le premier point primaire 44.1. Dans cette architecture, il est prévu, en parallèle du module de coupure 40.1 , un circuit d’assistance à la coupure 70.1 qui s’étend entre le point primaire 44.1 et le point secondaire 46.1 qui correspondent au module de coupure considéré. Dans une configuration de coupure C_C, le circuit d’assistance à la coupure 70.1 est prévu pour favoriser l’extinction d’un arc électrique qui peut se former entres les bornes de l’interrupteur de coupure 42.1 lors de son ouverture. Pour cela le circuit d’assistance à la coupure 70.1 comporte, entre le point primaire 44.1 et le point secondaire 46.1 qui correspondent au module de coupure considéré, au moins un composant inductif dédié 90.1 , un condensateur 54.1 et un interrupteur d’activation 72.1. Dans cette architecture, le circuit d’assistance à la coupure 70.1 forme donc un circuit LC dans lequel on peut forcer des oscillations de courant, ici par la décharge du condensateur 54.1. En effet, en partant d’un condensateur 54.1 chargé, la fermeture de l’interrupteur d’activation provoque la décharge du condensateur dans le circuit d’assistance à la coupure 70.1 qui forme un circuit LC. Cette décharge se fait sous la forme d’un courant oscillatoire. De manière connue, ce circuit d’assistance à la coupure 70.1 de type LC est dimensionné, notamment en termes de capacité et d’inductance, de telle sorte que les oscillations de courant dépassent en intensité le courant de défaut dans l’interrupteur de coupure 42.1 . A la faveur d’une telle oscillation, le circuit d’assistance à la coupure 70.1 injecte dans le circuit principal 34, au travers de l’interrupteur de coupure 42.1 , un contre-courant de sens contraire au courant de défaut, et d’intensité supérieure au courant de défaut, provoquant un passage par zéro du courant dans l’interrupteur de coupure 42.1 , ce qui conduit à l’extinction de l’arc électrique. On note par ailleurs que le module de coupure comporte un parasurtenseur 75.1 qui est agencé électriquement en parallèle du condensateur 54.1 pour limiter la tension aux bornes du condensateur 54.1.
[0188] Au contraire de l’architecture de base décrite notamment dans le document K. TAKATA et. al. " HVDC Circuit Breakers for HVDC Grid Applications" , Cl G RE AORC 2014, le dispositif de coupure 28 de la Fig. 12A comporte un circuit de pré-charge 50 qui s’étend entre le premier point primaire 44.1 et la terre 52 et qui comporte au moins un condensateur de pré-charge 54.1 , au moins une résistance de pré-charge 56 et un interrupteur de pré-charge 58. Comme on le voit sur la figure, dans une configuration de coupure C_C, le dispositif de coupure 28 est configuré de telle sorte que le condensateur de pré-charge 54.1 du circuit de pré-charge 50 fait partie du circuit d’assistance à la coupure 70.1, dans lequel il joue le rôle du condensateur du circuit LC destiné à générer les oscillations. Dans l’exemple, le condensateur 54.1 de pré-charge est le seul condensateur du circuit de d’assistance à la coupure 70.1 , au sens qu’il n’y a pas de condensateur dans le tronçon du circuit d’assistance à la coupure 70.1 qui est distinct du circuit de pré-charge 50, ici entre le point de piquage 76 et le point secondaire 46.1. Cependant, en fonction des besoins capacitifs pour d’une part l’opération de précharge et d’autre part l’opération d’assistance à la coupure, il est possible d’avoir, en plus du condensateur de pré-charge 54.1 qui est agencé dans le tronçon du circuit de pré-charge 50 qui est commun avec le circuit d’assistance à la coupure 70.1 , au moins un autre condensateur, cet autre condensateur étant agencé dans le tronçon du circuit d’assistance à la coupure 70.1 qui est distinct du circuit de pré-charge 50, ici entre le point de piquage 76 et le point secondaire 46.1.
[0189] Le circuit de pré-charge 50 comporte un premier tronçon, qui est commun avec le circuit d’assistance à la coupure 70.1 , qui s’étend entre le premier point primaire 44.1 et un point de piquage 76 et qui comprend l’au moins un condensateur de pré-charge 54.1 . Le circuit de pré-charge 50 comporte un second tronçon, distinct du circuit d’assistance à la coupure 70.1 , qui s’étend entre le point de piquage 76 et la terre 52 et dans lequel est interposé l’interrupteur de pré-charge 58. On note que la résistance de pré-charge 56 du circuit de pré-charge 50 est, dans cette variante, agencée dans le second tronçon du circuit de pré-charge 50 qui s’étend entre le point de piquage 76 et la terre 52, donc en-dehors du circuit d’assistance à la coupure 70.1.
[0190] Dans le mode de réalisation de la Fig. 12A, le composant inductif dédié 90.1 du circuit d’assistance à la coupure 70.1 est agencé dans la partie du circuit d’assistance à la coupure 70.1 qui est distincte du circuit de pré-charge 50, ici entre le point de piquage 76 et le point secondaire 46.1.
[0191] L’interrupteur d’activation 72.1 est agencé dans le tronçon du circuit d’assistance à la coupure 70.1 qui est distinct du circuit de pré-charge 50, ici entre le point de piquage 76 et le point secondaire 46.1 . Cet interrupteur de d’activation 72.1 est dans son état fermé dans une configuration de coupure C_C du dispositif de coupure 28, au cours de la laquelle le circuit d’assistance à la coupure 70.1 est actif pour interrompre le passage du courant dans l’interrupteur de coupure 42.1 en cours d’ouverture. Cet interrupteur d’activation 72.1 est ouvert dans les configurations de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH du dispositif de coupure 28, pour éviter que le conducteur électrique 21 , relié au point aval 38, ne puisse se décharger au travers du circuit d’assistance à la coupure 70.1.
[0192] On a illustré à la Fig. 12B un tableau qui se lit de la même manière que celui de la Fig. 9B, dans lequel on a représenté, pour chacune des configurations décrites ci-dessus d’un dispositif de coupure 28 selon la Fig. 12A, l’état des différents interrupteurs dans la configuration. En plus des configurations de conduction C_COND, d’isolation CJSOL et de coupure C_C, on retrouve donc une configuration de chargement C_CH dans laquelle l’interrupteur de précharge 58 est dans un état fermé, de sorte que le condensateur de pré-charge 54.1 , la résistance de pré-charge 56 et l’interrupteur de pré-charge 58 sont tous électriquement en série dans le circuit de pré-charge 50 entre le premier point primaire 44.1 et la terre 52, tandis que le premier point primaire 44.1 est électriquement isolé du point aval 38 du dispositif de coupure 28, notamment par l’ouverture de l’interrupteur de coupure 42.1 , mais relié électriquement au point amont 36, par la fermeture de l’interrupteur d’isolation 48 pour permettre le chargement du condensateur de pré-charge 54.1. Dans cette configuration de chargement C_CH, l’interrupteur d’activation 72.1 du circuit d’assistance à la coupure 70.1 est lui aussi ouvert pour isoler le point de piquage 76 par rapport au premier point secondaire 46.1 et donc par rapport au point aval 38. On retrouve par ailleurs une configuration de pré-charge C_PCH dans laquelle l’interrupteur de pré-charge 58 est dans son état fermé de sorte que le condensateur de précharge 54.1 , la résistance de pré-charge 56 et l’interrupteur de pré-charge 58 sont tous électriquement en série dans le circuit de pré-charge 50 entre le premier point primaire 44.1 et la terre 52, tandis que le premier point primaire 44.1 est électriquement isolé du point amont 36 du dispositif de coupure 28, par l’ouverture de l’interrupteur d’isolation 48, mais relié électriquement au point aval 38, par la fermeture de l’interrupteur de coupure 42.1 pour permettre un déchargement du condensateur de pré-charge 54.1 dans le conducteur 21 de la ligne électrique aval. Dans cette configuration de pré-charge C_PCH, l’interrupteur d’activation 72.1 du circuit d’assistance à la coupure 70.1 est ouvert pour isoler le point de piquage 76 par rapport au premier point secondaire 46.1 et donc par rapport au point aval 38. [0193] On note, que, dans le mode de réalisation de la Fig. 12A, lors de l’ouverture de l’interrupteur de coupure 42.1 et du déclenchement de l’assistance à la coupure, le condensateur 54.1 qui est partagé par le circuit d’assistance à la coupure 70.1 et par le circuit de pré-charge 50 se décharge. Ainsi, quand le courant a été interrompu, le condensateur 54.1 peut être déchargé à une tension différente de celle de la source de tension 17, voire inférieure à celle de la source de tension 17. Aussi, dans le cadre d’une re-fermeture, il sera nécessaire, si l’on veut faire une étape de pré-charge du conducteur électrique 21 , de procéder tout d’abord à une étape de recharge du condensateur 54.1 pour le recharger, avant de pouvoir effectuer la première étape de pré-charge.
[0194] On a illustré sur les Figs. 13A à 17A différents modes de réalisation d’un dispositif de coupure qui comporte plusieurs modules de coupure 40.1 , 40.2, 40.3 qui sont interposés successivement dans le circuit principal 34 entre le premier point primaire 44.1 et le point aval 38. Dans chacun des modes de réalisation des Figs. 13A à 17A, le dispositif de coupure 28 décrit peut être utilisé en lieu et place de ceux décrits précédemment, avec les mêmes configurations possibles, et avec le même mode de pilotage possible lors de la re-fermeture que ce qui est décrit plus haut, pour mettre en oeuvre un processus d’évaluation de l’intégrité d’un conducteur électrique avec au moins une étape de pré-charge du conducteur au cours de laquelle une source auxiliaire de tension auxiliaire, distincte principale de la source de tension 17, est reliée au conducteur électrique 21 pour le mettre sous tension tout en le maintenant isolé par rapport à la source de tension principale 17 et par rapport au reste de l’installation électrique 10 tel que décrit plus haut. Ces modes de réalisation permettent aussi de mettre en oeuvre une étape de recharge du condensateur de pré-charge au cours de laquelle le dispositif de coupure est amené dans la configuration de chargement C_CH.
[0195] On comprend que la multiplication des dispositifs de coupure disposés successivement dans le circuit principal 34 permet de diminuer, au moment de l’ouverture, la tension aux bornes de chacun de modules de coupure. Cela permet, soit d’accroitre le pouvoir de coupure du dispositif de coupure 28, à performance donnée de chaque module, soit, pour obtenir un pouvoir de coupure donné du dispositif de coupure, de mettre en oeuvre des modules de coupure ayant un pouvoir de coupure notablement inférieur.
[0196] Ainsi, dans chacun de ces modes de réalisation, le dispositif de coupure 28 comprend, en aval du premier module de coupure 40.1 dans le circuit principal 34 du dispositif de coupure 28, au moins un dernier module de coupure. Un dispositif de coupure comportant plusieurs modules de coupure pourrait ne comporter que deux modules de coupure, à savoir un premier module de coupure et un dernier module de coupure interposés successivement dans le circuit principal 34 entre le premier point primaire 44.1 et le point aval 38.
[0197] Cependant, dans les exemples illustrés, le dispositif de coupure 28 comporte plus de deux modules de coupure, à savoir, interposés successivement dans le circuit principal 34 entre le premier point primaire 44.1 et le point aval 38, un premier module de coupure, au moins un module de coupure additionnel et un dernier module de coupure. Ainsi, dans les exemples illustrés, le dispositif de coupure 28 comporte trois modules de coupure, à savoir, interposés successivement dans le circuit principal 34 entre le premier point primaire 44.1 et le point aval 38, un premier module de coupure 40.1 , un deuxième module de coupure 40.2 formant un module de coupure additionnel, et un troisième module de coupure formant le dernier module de coupure. Un dispositif de coupure 28 selon l’invention peut comprendre plusieurs modules de coupure additionnels interposés successivement, dans le circuit principal 34, entre le premier module de coupure 40.1 et le dernier module de coupure 4O.n.
[0198] Le dernier module de coupure 40.3, ici le troisième, comporte au moins un interrupteur de coupure 42.3, 60.3, 62.3 interposé dans le circuit principal 34 entre un dernier point primaire 44.3, en aval du premier point secondaire 46.1 , et un dernier point secondaire 46.3 du circuit principal 34. Bien entendu, l’interrupteur de coupure 42.3, 60.3, 62.3 du dernier module de coupure 40.3 est susceptible d’être commandé entre un état ouvert et un état fermé pour déterminer respectivement un état ouvert et un état fermé du dernier module de coupure 40.3.
[0199] Entre le premier module de coupure 40.1 et le dernier module de coupure
40.3 dans le circuit principal du dispositif de coupure 28, le module de coupure additionnel comprend lui aussi au moins un interrupteur de coupure 42.2, 60.2, 62.2, interposé dans le circuit principal 34 entre un point primaire additionnel, ici donc le deuxième point primaire 44.2 en aval du premier point secondaire 46.1 , et un point secondaire additionnel du circuit principal, ici donc le deuxième point secondaire 46.2 en amont du dernier point primaire 44.3. Bien entendu, l’interrupteur de coupure 42.2, 60.2, 62.2 du module additionnel 40.2 est susceptible d’être commandé entre un état ouvert et un état fermé pour déterminer respectivement un état ouvert et un état fermé du module de coupure additionnel.
[0200] Dans un dispositif de coupure comprenant plusieurs modules de coupure, on pourrait avoir un circuit de pré-charge qui serait un circuit dédié, comme illustré à la Fig. 3, avec un circuit de pré-charge s’étendant entre le premier point primaire 44.1 et la terre et comportant au moins un condensateur de pré-charge, au moins une résistance de pré-charge et un interrupteur de pré-charge.
[0201] Cependant, dans le cas où l’un au moins des modules de coupure comporte un circuit d’assistance à la coupure 70.1 mettant en oeuvre une capacité, on prévoira de préférence qu’au moins un condensateur de pré-charge du circuit de pré-charge 50 fasse aussi partie du circuit d’assistance à la coupure d’au moins un des modules de coupure. Si plusieurs des modules de coupure, voire tous, comportent chacun un circuit d’assistance à la coupure mettant en oeuvre une capacité, on prévoira de préférence que le circuit de pré-charge 50 comporte plusieurs condensateurs de pré-charge, et qu’au moins un condensateur de précharge du circuit de pré-charge fasse font aussi partie du circuit d’assistance à la coupure d’un module de coupure tandis qu’au moins un autre condensateur de pré-charge du circuit de pré-charge fasse font partie du circuit d’assistance à la coupure d’un autre module de coupure. Par exemple, le circuit de pré-charge 50 comporte plusieurs condensateurs de pré-charge, et chaque circuit d’assistance à la coupure comporte au moins un condensateur de pré-charge du circuit de pré-charge. Dit autrement, au moins un des circuits d’assistance à la coupure, de préférence plusieurs, plus préférentiellement tous les circuits d’assistance à la coupure, comportant au moins un condensateur qui a une fonction dans l’assistance à la coupure, partage ce au moins un condensateur avec le circuit de pré-charge 50. [0202] Dans les exemples illustrés, le dernier module de coupure 40.3, comporte un circuit d’assistance à la coupure 70.3 qui s’étend électriquement en dérivation de l’interrupteur de coupure 42.3 du dernier module de coupure 40.3 et du circuit principal 34, entre le dernier point primaire 44.3 et le dernier point secondaire 46.3 du circuit principal 34. Dans une configuration de coupure C_C, le dispositif de coupure 28 est configuré de telle sorte que au moins un condensateur de précharge 54.3 du circuit de pré-charge fait partie du circuit d’assistance à la coupure 70.3 du dernier module de coupure 40.3. De même, dans les exemples illustrés, le module de coupure additionnel, par exemple le deuxième module de coupure additionnel 40.2 comporte un circuit d’assistance à la coupure 70.2 qui s’étend électriquement en dérivation de l’interrupteur de coupure 42.2 du module de coupure additionnel 40.2 et du circuit principal 34, entre le point primaire 44.2 et le point secondaire 46.2 du circuit principal 34 qui sont associés à ce module de coupure, ici le deuxième 40.2. Dans une configuration de coupure C_C, le dispositif de coupure 28 est configuré de telle sorte que au moins un condensateur de pré-charge 54.2 du circuit de pré-charge fait partie du circuit d’assistance à la coupure 70.2 du module de coupure additionnel, par exemple le deuxième module de coupure 40.2.
[0203] De préférence, dans la configuration de coupure C_C du dispositif de coupure, les circuits d’assistance à la coupure au moins d’un module de coupure amont, par exemple le premier module de coupure 40.1 , et d’un module de coupure aval, par exemple le dernier module de coupure 40.3, sont agencés électriquement en série. Dans certains modes de réalisation, cette mise en série est obtenue en configurant correctement certains interrupteurs de configuration 78.1 et/ou d’isolement 77.1 et/ou voire de shunt 79.1 . Dans ce cadre, on verra que, de préférence le circuit d’assistance à la coupure du module de coupure aval, par exemple le circuit d’assistance à la coupure 70.3 du dernier module de coupure 40.3, comporte, successivement et dans cet ordre depuis le point primaire de ce module aval, par exemple le dernier point primaire 44.3, au moins un condensateur de pré-charge 54.3 et un interrupteur d’activation 72.3, avec un point de piquage 76 entre les deux dans ce circuit d’assistance à la coupure 70.3. Ainsi, le circuit de pré-charge 50 comporte un premier tronçon qui s’étend entre le point primaire du module amont, par exemple le premier point primaire 44.1 , et le point de piquage 76. Ce premier tronçon du circuit de pré-charge 50 est commun avec le circuit d’assistance à la coupure, et comprend l’au moins un condensateur de pré-charge de chacun des circuits d’assistance à la coupure des modules dont les circuits d’assistance sont en série, par exemple ceux du premier module de coupure et du dernier module de coupure. Le circuit de précharge comporte un second tronçon, distinct du circuit d’assistance à la coupure, qui s’étend entre le point de piquage 76 et la terre 52, et dans lequel est interposé l’interrupteur de pré-charge 58.
[0204] On comprend donc que, dans un dispositif de coupure 28 comportant plusieurs modules de coupure ayant un circuit d’assistance à la coupure, il suffit que l’un d’entre eux ait un point de piquage duquel se détache le second tronçon du circuit de pré-charge, distinct du circuit d’assistance à la coupure, qui s’étend entre le point de piquage 76 et la terre 52, et dans lequel est interposé l’interrupteur de pré-charge 58. En effet, dans ce cas, il suffit que, en configuration de pré-charge C_PCH et/ou en configuration de chargement C_CH, les circuits d’assistance à la coupure de ces modules, ou tout du moins les parties de ces circuits d’assistance à la coupure comprenant le condensateur de ces circuits, soient mis(es) en série pour former le premier tronçon du circuit de pré-charge. Ce premier tronçon du circuit de pré-charge, qui comporte donc des condensateurs appartenant aussi aux circuits d’assistance à la coupure, se raccorde, au niveau du point de piquage 76, avec le second tronçon du circuit de pré-charge, distinct du circuit d’assistance à la coupure, qui comporte l’interrupteur de pré-charge 58.
[0205] On va maintenant détailler comment les caractéristiques générales ci-dessus se déclinent dans les différents modes de réalisation qui sont illustrés.
[0206] Dans la description qui suit, on considérera que, dans chaque configuration du dispositif de coupure 28, tous les modules de coupure 40.1 , 40.2 et 40.3 qui se succèdent dans le circuit principal sont dans le même état au même moment, y compris pour ce qui est de l’état des circuits d’assistance à la coupure de chacun des modules de coupure.
[0207] Dans le mode de réalisation de la Fig. 13A, tous les modules de coupure 40.1 , 40.2 et 40.3 sont identiques et analogues à ce qui été décrit en relation au mode de réalisation de la Fig. 9A. Les différentes configurations du dispositif de coupure de la Fig. 13A se déduisent des différents états des interrupteurs qui sont indiquées dans le tableau de la Fig. 13B, lequel se lit de la même manière que celui de la Figure 9B.
[0208] Dans le mode de réalisation de la Fig. 13A, on a représenté des interrupteurs de shunt 79.1 , 79.2 qui, pour les configurations usuelles de conduction C_COND, de coupure C_C, sont dans un état ouvert. Cependant, avec l’interrupteur de précharge 58 dans son état ouvert, on pourrait avoir les interrupteurs de shunt 79.1 , 79.2 dans leur état fermé pour ces configurations.
[0209] On a aussi représenté pour chaque module de coupure 4O.i, un interrupteur de configuration 78.i (ici 78.1 , 78.2, 78.3) dans le circuit d’assistance à la coupure 7O.i, entre l’interrupteur d’activation 72.i du module de coupure considéré et le point secondaire 46.i du module considéré. Dans chaque module de coupure 4O.i, cet interrupteur de configuration 78.i a donc la même localisation que l’homologue dans le mode de réalisation de la fig. 9A.
[0210] On a aussi représenté que le dernier module 70.3, et chaque module de coupure additionnel, donc ici le deuxième module de coupure 70.2, comportent un interrupteur d’isolement 77.2, 77.3 dans le circuit d’assistance à la coupure considéré, entre le point primaire 44.2, 44.3 du module de coupure considéré et respectivement le condensateur 54.2, 54.3 du circuit d’assistance à la coupure du module de coupure considéré. Ainsi, l’interrupteur d’isolement 77.2, 77.3 et l’interrupteur de configuration 78.2, 78.3 d’un module de coupure considéré délimitent entre eux un segment du circuit d’assistance à la coupure qui comprend les éléments suivants de ce circuit d’assistance à la coupure : le condensateur 54.2, 54.3, l’interrupteur d’activation 72.2, 72.3 et l’éventuel parasurtenseur tertiaire 74.2, 74.3 qui peut être agencé aux bornes de l’interrupteur d’activation 72.2, 72.3. Dans la configuration de coupure C_C, l’interrupteur d’isolement 77.2, 77.3 et l’interrupteur de configuration 78.1 d’un module de coupure considéré sont dans leur état fermé, pour que les éléments compris dans le segment puissent jouer leur rôle d’assistance à la coupure. On note par ailleurs, que, dans la configuration de coupure C_C, les circuits d’assistance à la coupure au moins du premier module de coupure 40.1 et du dernier module de coupure 40.3, mais de préférence aussi ceux du ou des modules de coupure additionnels 40.2 sont agencés électriquement en série. Par exemple, dans la configuration de coupure C_C du dispositif de coupure 28, le circuit d’assistance à la coupure 70.2 du module de coupure additionnel 40.2 est agencé électriquement en série entre et avec les circuits d’assistance à la coupure 70.1 , 70.3 du premier et du dernier modules de coupure 40.1 , 40.3.
[0211] Cependant, dans la configuration de coupure C_C, chaque circuit d’assistance à la coupure, au moins du premier module de coupure 40.1 et du dernier module de coupure 40.3, mais de préférence aussi celui ou ceux du ou des modules de coupure additionnels 40.2 reste, considéré individuellement, agencé en parallèle de l’interrupteur de coupure 42.i du module de coupure auquel il appartient.
[0212] Dans les configurations de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH, l’interrupteur d’isolement 77.2, 77.3 et l’interrupteur de configuration 78.1 , 78.2,
78.3 d’un module de coupure considéré sont dans leur état ouvert, pour isoler les éléments compris dans le segment par rapport à la ligne principale 34. De plus, dans les configurations de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH, l’interrupteur d’activation 72.i est ouvert et les interrupteurs de shunt 79.1 , 79.2 sont fermés. Par cette combinaison, on remarque que, dans les configurations de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH, les condensateurs 54.1 , 54.2 et
54.3 qui, dans la configuration de coupure C_C, se trouvent dans le circuit d’assistance à la coupure, se retrouvent agencés alors directement en série l’un à l’autre dans le circuit de pré-charge 50, entre le premier point primaire 44.1 et la terre. Dans ce mode de réalisation, et par cette combinaison, seuls les condensateurs 54.i des circuits d’assistance à la coupure se retrouvent en série dans le circuit de pré-charge. Cet agencement en série permet d’augmenter la tenue en tension de l’ensemble formé par ces condensateurs dans le circuit de pré-charge 50, qui, dans la configuration de coupure C_C, sont associés chacun à un module de coupure. La présence des interrupteurs de shunt 79.1 , 79.2, dans leur état fermé, permet d’avoir, pour les configurations de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH, un parcours le plus direct possible du courant dans le circuit de pré-charge 50.
[0213] En revanche, on comprend que dans ce mode de réalisation de la Fig. 13A, pour la configuration de pré-charge C_PCH, le courant généré par la décharge des condensateurs doit passer par tous les interrupteurs de coupure qui sont dans leur état fermé.
[0214] Aussi, on a illustré sur la Fig. 14A un mode de réalisation dans lequel tous les modules de coupure 40.1 , 40.2 et 40.3 sont identiques entre eux, et sont analogues à ce qui été décrit en relation au mode de réalisation de la Fig. 10A, Les différentes configurations du dispositif de coupure de la Fig. 14A se déduisent des différents états des interrupteurs qui sont indiquées dans le tableau de la Fig. 14B, lequel se lit de la même manière que celui de la Figure 10B.
[0215] Le dispositif de coupure 28 comprend, interposé successivement dans le circuit principal 34 entre le premier point primaire 44.1 et le point aval 38, un premier module de coupure 40.1, un module de coupure additionnel 40.2, aussi appelé ici deuxième module de coupure 40.2, et un dernier module de coupure 40.3. Chaque module de coupure 4O.i comporte un interrupteur de coupure 42.i, ici réalisé sous la forme de deux interrupteurs successifs 6O.i, 62.i interposés dans le circuit principal 34 entre un point primaire 44.i et un point secondaire 46.i du circuit principal 34 qui sont associé au module de coupure 4O.i. On comprend que chaque module est disposé de telle sorte que le point primaire d’un module additionnel ou du dernier module est directement relié, et de préférence électriquement confondu, avec le point secondaire du module qui le précède dans le sens amont-aval dans le circuit principal 34.
[0216] Chaque module de coupure 4O.i comporte un circuit d’assistance à la coupure 7O.i mettant en oeuvre une capacité, et on verra que le dispositif de coupure 28 comporte un circuit de pré-charge 50 ayant au moins autant de condensateurs de pré-charge 54.i que le nombre de module, et que chaque circuit d’assistance à la coupure 7O.i comporte au moins un condensateur de pré-charge 54.i du circuit de pré-charge.
[0217] Dans la configuration de coupure C_C du dispositif de coupure, les circuits d’assistance à la coupure 7O.i sont agencés électriquement en série entre le premier point primaire 44.1 et le dernier point secondaire 46.3. Ceci découle du fait que chaque module est disposé de telle sorte que le point primaire d’un module additionnel ou du dernier module est directement relié, et de préférence électriquement confondu, avec le point secondaire du module qui le précède dans le sens amont-aval dans le circuit principal 34, et que le circuit d’assistance à la coupure 7O.i de chaque module de coupure s’étend électriquement en dérivation de l’interrupteur de coupure 42.i du module de coupure 4O.i et du circuit principal 34, entre le point primaire 44.i et le point secondaire 46.i du circuit principal 34 qui sont associés à ce module.
[0218] Chaque circuit d’assistance à la coupure 7O.i comporte au moins un condensateur, dont on voit qu’il est avantageusement un condensateur de précharge 54.i en ce sens qu’il appartient aussi au circuit de pré-charge 50, et un interrupteur d’activation 72.i.
[0219] Le circuit d’assistance à la coupure 70.3 du dernier module de coupure 40.3 comporte, successivement et dans cet ordre depuis le dernier point primaire 44.3, au moins un condensateur de pré-charge 54.3 et un interrupteur d’activation 72.3, avec un point de piquage 76 entre les deux dans ce dernier circuit d’assistance à la coupure 70.3.
[0220] Le circuit de pré-charge 50 comporte un premier tronçon qui s’étend entre le premier point primaire 44.1 et le point de piquage 76, qui est commun avec la succession de circuits d’assistance à la coupure en série, et qui comprend l’au moins un condensateur de pré-charge de chacun des circuits d’assistance à la coupure de chacun des modules de coupure. Le circuit de pré-charge 50 comporte un second tronçon, distinct des différents circuits d’assistance à la coupure, qui s’étend entre le point de piquage 76 et la terre 52 et dans lequel est interposé l’interrupteur de pré-charge 58.
[0221] Dans ce mode de réalisation, les modules de coupure n’ont pas besoin d’incorporer un interrupteur de configuration dans chaque circuit d’assistance à la coupure référence comme cela était prévu dans le mode de réalisation de la Fig. 10A.
[0222] On a illustré sur la Fig. 14A la présence d’un circuit de by-pass 80 qui s’étend, en parallèle électriquement du circuit principal 34 entre le premier point primaire 44.1 et un point de by-pass 82 agencé entre le dernier point secondaire 46.3 et le point aval 38. Dans ce circuit de by-pass 80 est interposé un interrupteur de by-pass 84 qui est dans un état fermé dans la configuration de pré-charge C_PCH et dans un état ouvert dans les configurations de chargement C_CH, d’isolation CJSOL, de coupure C_C, et aussi dans la configuration de conduction C_COND. Le circuit de by-pass 80 permet de réaliser, pour la configuration de pré-charge C_PCH, la pré-charge du conducteur électrique 21 de la ligne aval de transmission de puissance, tout en maintenant des circuits d’aide à la coupure 7O.i avec une inductance parasite la plus faible possible. La présence du circuit de by-pass 80 permet de déplacer l’interrupteur de configuration 78 pour le mettre dans la ligne principale 34 entre le dernier point secondaire 46.3 et le point de by-pass 82. L’interrupteur de configuration 78 est fermé dans la configuration de conduction C_COND, et dans la configuration de coupure C_C du dispositif de coupure 28. L’interrupteur de configuration 78 est ouvert dans les configurations de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH du dispositif de coupure 28, pour éviter que le conducteur électrique 21 , relié au point aval 38, ne puisse se décharger notamment au travers du circuit d’assistance à la coupure 70.3. De préférence, l’interrupteur de configuration 78 est ouvert dans la configuration d’isolation CJSOL.
[0223] Dans le dispositif de coupure 28 de la Fig. 14A, seul un module de coupure, le dernier, présente un point de piquage 76 duquel se détache le second tronçon du circuit de pré-charge. En configuration de pré-charge C_PCH et/ou en configuration de chargement C_CH, l’intégralité de chaque circuit d’assistance des modules de coupure est mise en série pour former le premier tronçon du circuit de pré-charge.
[0224] On note qu’il est possible de prévoir, avant une première étape de pré-charge du conducteur électrique 21 , une étape de préparation au cours de laquelle on coupe toute circulation de courant dans les circuits d’assistances à la coupure 7O.i entre le point de piquage 76 et le dernier point secondaire 46.3. Ceci peut se faire par exemple par ouverture de l’interrupteur de configuration 78.
[0225] On a illustré sur la Fig. 15A un mode de réalisation dans lequel tous les modules de coupure 40.1 , 40.2 et 40.3 sont identiques entre eux, et sont analogues à ce qui été décrit en relation au mode de réalisation de la Fig. 11 A, à la différence près que l’interrupteur de configuration n’est plus dans les modules de coupure, comme cela vient d’être décrit en référence à la Fig. 14A. [0226] Le dispositif de coupure 28 comprend, interposés successivement dans le circuit principal 34 entre le premier point primaire 44.1 et le point aval 38, un premier module de coupure 40.1 , un module de coupure additionnel 40.2, aussi appelé ici deuxième module de coupure 40.2, et un dernier module de coupure
40.3. Chaque module de coupure 4O.i comporte un interrupteur de coupure 42.i interposé dans le circuit principal 34 entre un point primaire 44.i et un point secondaire 46.i du circuit principal 34 qui sont associé au module de coupure 4O.i. On comprend que chaque module de coupure 4O.i est disposé de telle sorte que le point primaire d’un module de coupure additionnel ou du dernier module de coupure est directement relié, et de préférence électriquement confondu, avec le point secondaire du module qui le précède dans le sens amont-aval dans le circuit principal 34.
[0227] Chaque module de coupure 4O.i comporte un circuit d’assistance à la coupure 7O.i mettant en oeuvre une capacité, une inductance 9O.i et une source de tension contrôlée 92.i. Le dispositif de coupure 28 comporte un circuit de précharge 50 ayant au moins autant de condensateurs de pré-charge 54.i que le nombre de modules, et chaque circuit d’assistance à la coupure 7O.i comporte au moins un condensateur de pré-charge 54.i du circuit de pré-charge.
[0228] Dans le mode de réalisation de la Fig. 15A, on a représenté des interrupteurs de shunt 79.1 , 79.2 qui, pour les configurations usuelles de conduction C_COND, de coupure C_C et d’isolation CJSOL, sont dans un état ouvert. Ainsi, dans la configuration de coupure C_C du dispositif de coupure, les circuits d’assistance à la coupure 7O.i sont agencés électriquement en série, successivement entre le premier point primaire 44.1 et le dernier point secondaire 46.3.
[0229] Le circuit d’assistance à la coupure 70.3 du dernier module de coupure 40.3 comporte, successivement et dans cet ordre depuis le dernier point primaire
44.3, au moins un condensateur de pré-charge 54.3 et une source de tension contrôlée 92.3, avec un point de piquage 76 entre les deux dans ce dernier circuit d’assistance à la coupure 70.3.
[0230] Le circuit de pré-charge 50 comporte un premier tronçon qui s’étend entre le premier point primaire 44.1 et le point de piquage 76, qui est commun avec la succession de circuits d’assistance à la coupure en série, et qui comprend l’au moins un condensateur de pré-charge de chacun des circuits d’assistance à la coupure de chacun des modules de coupure. Le circuit de pré-charge 50 comporte un second tronçon, distinct des différents circuits d’assistance à la coupure, qui s’étend entre le point de piquage 76 et la terre 52 et dans lequel est interposé l’interrupteur de pré-charge 58. Dans l’exemple, la résistance de précharge 56 est aussi dans ce second tronçon qui est distinct des différents circuits d’assistance à la coupure.
[0231] On peut avantageusement prévoir que, dans les configurations de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH, les interrupteurs de shunt 79.1 , 79.2 sont fermés. Ainsi, les condensateurs 54.1 , 54.2 et 54.3 qui, dans la configuration de coupure C_C, se trouvent dans le circuit d’assistance à la coupure, se retrouvent, dans les configurations de chargement C_CH et de précharge C_PCH, agencés alors directement en série l’un à l’autre dans le circuit de pré-charge 50, entre le premier point primaire 44.1 et la terre 52. Plus précisément, en configuration de pré-charge C_PCH et/ou en configuration de chargement C_CH, seule une partie de chaque circuit d’assistance des modules de coupure, comportant au moins un condensateur 54.1 de la capacité de chaque circuit d’assistance à la coupure, est mise en série pour former le premier tronçon du circuit de pré-charge. Cet agencement en série permet d’augmenter la tenue en tension de l’ensemble formé par les condensateurs dans le circuit de pré-charge 50, qui, dans la configuration de coupure C_C, sont associés chacune à un module de coupure. La présence des interrupteurs de shunt 79.1 , 79.2, dans leur état fermé, permet d’avoir, pour les configurations de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH, un parcours le plus direct possible du courant dans le circuit de pré-charge. Notamment, on remarque que le circuit de précharge ainsi formé avec les des interrupteurs de shunt 79.1 , 79.2, dans leur état fermé évitent les inductances 90.2 et 90.3 d’au moins certains de circuits d’assistance à la coupure 70.2, 70.3.
[0232] Dans ce mode de réalisation, les modules de coupure 4O.i n’ont pas besoin d’incorporer un interrupteur de configuration dans chaque circuit d’assistance à la coupure. En effet, on a illustré sur la Fig. 15A la présence d’un circuit de by-pass 80 identique à celui du mode de réalisation de la Fig. 14A. Le circuit de by-pass 80 s’étend en parallèle électriquement du circuit principal 34 entre le premier point primaire 44.1 et un point de by-pass 82 agencé entre le dernier point secondaire 46.3 et le point aval 38. Dans ce circuit de by-pass 80 est interposé un interrupteur de by-pass 84 qui est dans un état fermé dans la configuration de pré-charge C_PCH et dans un état ouvert dans les configurations de chargement C_CH, d’isolation CJSOL, de coupure C_C, et aussi dans la configuration de conduction C_COND. Le circuit de by-pass 80 permet de réaliser, pour la configuration de pré-charge C_PCH, la pré-charge du conducteur électrique 21 de la ligne aval de transmission de puissance, tout en maintenant des circuits d’aide à la coupure 7O.i avec une inductance la plus faible possible. La présence du circuit de by-pass 80 permet de déplacer l’interrupteur de configuration 78 pour le mettre dans la ligne principale 34 entre le dernier point secondaire 46.3 et le point de by-pass 82. L’interrupteur de configuration 78 est fermé dans la configuration de conduction C_COND, et dans la configuration de coupure C_C du dispositif de coupure 28. L’interrupteur de configuration 78 est ouvert dans les configurations de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH du dispositif de coupure 28, pour éviter que le conducteur électrique 21 , relié au point aval 38, ne puisse se décharger notamment au travers du circuit d’assistance à la coupure 70.3. De préférence, l’interrupteur de configuration 78 est ouvert dans la configuration d’isolation CJSOL.
[0233] Les différentes configurations du dispositif de coupure de la Fig. 15A se déduisent des différents états des interrupteurs qui sont indiqués dans le tableau de la Fig. 15B, lequel se lit de la même manière que celui de la Figure 9B.
[0234] On a illustré sur la Fig. 16A un mode de réalisation comprenant plusieurs modules de coupure successifs dans le circuit principal, tous les modules de coupure 40.1 , 40.2 et 40.3 étant identiques entre eux, et étant analogues à ce qui été décrit en relation au mode de réalisation de la Fig. 11 B, mais les modules de coupure étant assemblés de manière analogue à ce qui a été décrit en relation avec la Fig. 13A. Ainsi, dans la configuration de coupure C_C du dispositif de coupure 28 de la Fig. 16A, l’intégralité des circuits d’assistance à la coupure 7O.i sont agencés électriquement en série en configurant correctement certains interrupteurs de configuration 78.i, d’isolement 77.i et de shunt 79.i.
[0235] On a ainsi représenté pour chaque module de coupure 4O.i, un interrupteur de configuration 78.i (ici 78.1 , 78.2, 78.3) dans le circuit d’assistance à la coupure 7O.i, entre la source de tension contrôlée 921 du module de coupure considéré et le point secondaire 46.i du module considéré. Dans chaque module de coupure 4O.i, cet interrupteur de configuration 78.i a donc la même localisation que l’homologue dans le mode de réalisation de la fig. 11 B.
[0236] On trouve aussi, pour le dernier module 70.3, et pour chaque module de coupure additionnel, donc ici pour le deuxième module de coupure 70.2, un interrupteur d’isolement 77.2, 77.3 dans le circuit d’assistance à la coupure considéré, entre le point primaire 44.2, 44.3 du module de coupure considéré et respectivement le condensateur 54.2, 54.3 du circuit d’assistance à la coupure du module de coupure considéré. Ainsi, l’interrupteur d’isolement 77.2, 77.3 et l’interrupteur de configuration 78.2, 78.3 d’un module de coupure considéré délimitent entre eux un segment du circuit d’assistance à la coupure qui comprend les éléments suivants de ce circuit d’assistance à la coupure : le condensateur 54.2, 54.3, la course de tension contrôlée 92i et l’éventuel parasurtenseur 75.2, 75.3 qui peut être agencé aux bornes du condensateur
54.2, 54.3. Dans la configuration de coupure C_C, l’interrupteur d’isolement 77.2, 77.3 et l’interrupteur de configuration 78.i d’un module de coupure considéré sont dans leur état fermé, pour que les éléments compris dans le segment puissent jouer leur rôle d’assistance à la coupure.
[0237] Dans ce mode de réalisation de la Fig. 16A, on a représenté des interrupteurs de shunt 79.1 , 79.2 qui, pour les configurations usuelles de conduction C_COND, de coupure C_C et d’isolation CJSOL, sont dans un état ouvert et disposés de telle sorte que, dans la configuration de coupure C_C du dispositif de coupure, les circuits d’assistance à la coupure 7O.i sont, dans leur intégralité, agencés électriquement en série, successivement entre le premier point primaire 44.1 et le dernier point secondaire 46.3. tout en restant, considéré individuellement, agencé en parallèle de l’interrupteur de coupure 42.i du module de coupure auquel ils appartiennent.
[0238] Le circuit d’assistance à la coupure 70.3 du dernier module de coupure 40.3 comporte, successivement et dans cet ordre depuis le dernier point primaire
44.3, au moins un condensateur de pré-charge 54.3, une source de tension contrôlée 92.3, et un interrupteur de configuration 78.3, avec un point de piquage 76 entre les deux dans ce dernier circuit d’assistance à la coupure 70.3. [0239] Dans les configurations de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH, l’interrupteur d’isolement n 77.2, 77.3 et l’interrupteur de configuration 78.1 , 78.2,
78.3 d’un module de coupure considéré sont dans leur état ouvert, pour isoler les éléments compris dans le segment par rapport à la ligne principale 34. De plus, dans les configurations de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH, les interrupteurs de shunt 79.1 , 79.2 sont fermés. Ainsi, les condensateurs 54.1 , 54.2 et 54.3 qui, dans la configuration de coupure C_C, se trouvent chacune dans un circuit d’assistance à la coupure 7O.i, se retrouvent, dans les configurations de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH, agencés en série dans le circuit de pré-charge 50, entre le premier point primaire 44.1 et la terre 52. La présence des interrupteurs de shunt, dans leur état fermé, permet d’avoir, pour les configurations de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH, un parcours plus direct du courant dans le circuit de pré-charge, en évitant les inductances 90.2 et
90.3 du deuxième et du dernier modules de coupure.
[0240] En configuration de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH, le circuit de pré-charge 50 comporte un premier tronçon qui s’étend entre le premier point primaire 44.1 et le point de piquage 76, qui comprend l’au moins un condensateur de pré-charge de chacun des circuits d’assistance à la coupure de chacun des modules de coupure. Dans ce mode de réalisation de la Fig. 16A, on voit que, dans les configurations de chargement C_CH et de pré-charge C_PCH, le premier tronçon du circuit de pré-charge 50 comprend aussi la source de tension contrôlée 92.1 de chacun des circuits d’assistance à la coupure de chacun des modules de coupure. Ce faisant, l’étape de pré-charge du conducteur 21 peut être mise à profit pour aussi charger des capacités dans la source de tension contrôlée, laquelle est alors opérationnelle pour une étape de coupure suivante.
[0241] Le circuit de pré-charge 50 comporte un second tronçon, distinct des différents circuits d’assistance à la coupure, qui s’étend entre le point de piquage 76 et la terre 52 et dans lequel est interposé l’interrupteur de pré-charge 58. Dans l’exemple, la résistance de pré-charge 56 est aussi dans ce second tronçon qui est distinct des différents circuits d’assistance à la coupure.
[0242] Les différentes configurations du dispositif de coupure de la Fig. 16A se déduisent des différents états des interrupteurs qui sont indiquées dans le tableau de la Fig. 16B, lequel se lit de la même manière que celui de la Figure 9B.
[0243] On a illustré sur la Fig. 17A un mode de réalisation comprenant plusieurs modules de coupure successifs dans le circuit principal, tous les modules de coupure 40.1 , 40.2 et 40.3 étant identiques entre eux, et étant analogues à ce qui été décrit en relation au mode de réalisation de la Fig. 12A, mais les modules de coupure étant assemblés de manière analogue à ce qui a été décrit en relation avec la Fig. 14A.
[0244] Le dispositif de coupure 28 comprend, interposé successivement dans le circuit principal 34 entre le premier point primaire 44.1 et le point aval 38, un premier module de coupure 40.1 , un module de coupure additionnel 40.2, aussi appelé ici deuxième module de coupure 40.2, et un dernier module de coupure 40.3. Chaque module de coupure 4O.i comporte un interrupteur de coupure 42.i, interposé dans le circuit principal 34 entre un point primaire 44.i et un point secondaire 46.i du circuit principal 34 qui sont associé au module de coupure 4O.i. On comprend que chaque module est disposé de telle sorte que le point primaire d’un module additionnel ou du dernier module est directement relié, et de préférence électriquement confondu, avec le point secondaire du module qui le précède dans le sens amont-aval dans le circuit principal 34.
[0245] Chaque module de coupure 4O.i comporte un circuit d’assistance à la coupure 70.1 mettant en oeuvre une capacité 54.i et une inductance 9O.i, et on verra que le dispositif de coupure 28 comporte un circuit de pré-charge 50 ayant au moins autant de condensateurs de pré-charge 54.i que le nombre de module, et que chaque circuit d’assistance à la coupure 7O.i comporte au moins un condensateur de pré-charge 54.i du circuit de pré-charge.
[0246] Comme dans le mode de réalisation de la Fig. 14A, les circuits d’assistance à la coupure sont, dans la configuration de coupure C_C du dispositif de coupure, agencés électriquement en série, dans leur intégralité, entre le premier point primaire 44.1 et le dernier point secondaire 46.3. Chaque circuit d’assistance comporte au moins un condensateur de pré-charge 54.i, dont on voit qu’il est avantageusement un condensateur de pré-charge et ce sens qu’il appartient aussi au circuit de pré-charge 50, et un interrupteur d’activation 72.i. Dans l’exemple illustré, chaque circuit d’assistance comporte une inductance 9O.i entre l’interrupteur d’activation 72.i et le point secondaire du module de coupure 4O.i considéré.
[0247] Le circuit d’assistance à la coupure 70.3 du dernier module de coupure 40.3 comporte, successivement et dans cet ordre depuis le dernier point primaire 44.3, au moins un condensateur de pré-charge 54.3 et un interrupteur d’activation 72.3, avec un point de piquage 76 entre les deux dans ce dernier circuit d’assistance à la coupure 70.3.
[0248] Le circuit de pré-charge 50 comporte un premier tronçon qui s’étend entre le premier point primaire 44.1 et le point de piquage 41 , qui est commun avec la succession de circuits d’assistance à la coupure en série, et qui comprend l’au moins un condensateur de pré-charge de chacun des circuits d’assistance à la coupure de chacune des modules de coupure. Le circuit de pré-charge 50 comporte un second tronçon, distinct des différents circuits d’assistance à la coupure, qui s’étend entre le point de piquage 76 et la terre 52 et dans lequel est interposé l’interrupteur de pré-charge 58.
[0249] Dans ce mode de réalisation, les modules de coupure n’ont pas besoin d’incorporer un interrupteur de configuration dans chaque circuit d’assistance à la coupure référence comme cela était prévu dans le mode de réalisation de la Fig. 10A. En effet, on a illustré la présence d’un circuit de by-pass 80, et d’un interrupteur de configuration 78 dans la ligne principale 34, pour la description desquels on se reportera au passage ci-dessus en référence à la Fig. 14A.
[0250] En fonction des modes de réalisation, on pourra prévoir que, après la fermeture complète du dispositif de coupure de courant 28 par passage du dispositif de coupure de courant à un état de conduction, on provoque la décharge du ou des condensateurs de pré-charge. Cela pourra par exemple être mis en oeuvre notamment dans le cadre des modes de réalisation des figures 9A, 10A, 13A et 14A où le condensateur de pré-charge doit être déchargé pour assurer son rôle dans la fonction d’assistance à la coupure.
[0251] Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus en référence aux figures 9A et suivantes, chacun des modules de coupures du mode de réalisation considéré comporte une capacité qui est mise en oeuvre dans le cadre du procédé de pré- charge du conducteur électrique de la ligne de transmission de puissance en étant insérée, au moins pour les configurations de charge et de pré-charge, dans le circuit de pré-charge. Cependant, l’invention couvre aussi le cas d’un dispositif de coupure qui, en plus d’un module de coupure comportant une capacité qui est ainsi exploitée, peut comporter un ou plusieurs interrupteurs complémentaires dans le circuit principal 34 entre le premier point primaire 44.1 et le point aval 38, qui ne sont pas associés à une capacité. De tels interrupteurs peuvent par exemple ne pas comporter de circuits de d’assistance à la coupure. De même, l’invention couvre aussi le cas d’un dispositif de coupure qui, en plus d’un module de coupure comportant une capacité qui est ainsi exploitée, peut comporter un ou plusieurs interrupteurs complémentaires dans le circuit principal 34 entre le premier point primaire 44.1 et le point aval 38, qui sont associés à une capacité, par exemple un condensateur, mais dont la capacité n’est pas insérée dans le circuit de pré-charge pour les configurations de charge et de pré-charge. Dans les deux cas, de tels interrupteurs seront de préférence pilotés entre leurs états ouverts et fermés, pour chacune des modes de réalisation respectifs, de la même manière que les interrupteurs de coupure tels que décrits en référence aux figures 9A et suivantes. On note ainsi qu’on peut trouver un ou plusieurs tels interrupteurs, dans le circuit principal 34 entre le premier point primaire 44.1 et le point aval 38, en amont du premier module de coupure 44.1 , en aval du dernier module de coupure 44.3, ou entre le premier module de coupure 44.1 et le dernier module de coupure 44.3. Ainsi, dans le cadre de l’invention, il convient d’interpréter le dernier module de coupure comme étant le dernier module de coupure associé à un condensateur qui est inséré dans le circuit de pré-charge pour les configurations de charge et de pré-charge. De même, dans le cadre de l’invention, il convient d’interpréter le premier module de coupure comme étant le premier module de coupure associé à un condensateur qui est inséré dans le circuit de pré-charge pour les configurations de charge et de pré-charge.
[0252] De manière générale, chacun des modes de réalisation décrits ci-dessus permet de mettre en oeuvre un procédé de pilotage pour assurer la re-fermeture du dispositif de coupure par lequel on vient alimenter la ligne aérienne avant de la reconnecter au réseau sous haute tension continue en utilisant l'énergie interne du condensateur intégré dans un dispositif de coupure, notamment de type mécanique, sans mettre la ligne directement en liaison électrique avec la source de haute tension continue 17, afin de limiter les perturbations induites dans l’unité de réseau HVCD 12, et de manière plus générale, afin de limiter les perturbations imposées à la source de haute tension continue 17. La pré-charge de la ligne est réalisée en utilisant un circuit auxiliaire, appelé ci-dessus circuit de pré-charge. La solution permet des tentatives multiples grâce à une recharge contrôlée du condensateur et permet la pré-charge de très longues lignes de transmission.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Dispositif de coupure (28) pour courant électrique sous haute tension continue comportant :
- un circuit principal (34), dans lequel circule un courant continu nominal dans une configuration de conduction (C_COND) du dispositif de coupure, le circuit principal s'étendant entre un point amont (36) destiné à être relié électriquement à une source de haute tension continue (17) et un point aval (38) destiné à être relié électriquement à un conducteur (21) d'une ligne électrique aval ;
- au moins un premier module de coupure (40.1) comprenant au moins un interrupteur de coupure (42.1) interposé dans le circuit principal entre un premier point primaire (44.1) et un premier point secondaire (46.1) du circuit principal, le premier point primaire et le premier point secondaire étant situés dans cet ordre dans le circuit principal entre le point amont et le point aval, et l'interrupteur de coupure étant susceptible d'être commandé entre un état ouvert et un état fermé pour déterminer respectivement un état ouvert et un état fermé du premier module de coupure,
- un interrupteur d'isolation (48), interposé dans le circuit principal entre le point amont et le premier point primaire, l'interrupteur d'isolation étant susceptible d'être commandé entre un état ouvert et un état fermé ; caractérisé en ce que le dispositif de coupure (28) comporte un circuit de pré-charge (50) qui s'étend entre le premier point primaire (44.1) et la terre (52) et qui comporte au moins un condensateur de pré-charge (54, 54.1), au moins une résistance de pré-charge (56) et un interrupteur de pré-charge (58), en ce que le dispositif de coupure présente au moins :
- une configuration de chargement (C_CH) dans laquelle l'interrupteur de pré-charge (58) est dans un état fermé de sorte que le condensateur de pré-charge (54, 54.1), la résistance de pré-charge (56) et l'interrupteur de pré-charge (58) sont tous électriquement en série dans le circuit de pré- charge (50) entre le premier point primaire (44.1) et la terre, tandis que le premier point primaire (44.1) est électriquement isolé du point aval (38) du dispositif de coupure mais relié électriquement au point amont (36) pour permettre le chargement du condensateur de pré-charge ;
- une configuration de pré-charge (C_PCH) dans laquelle l'interrupteur de pré-charge (58) est dans son état fermé de sorte que le condensateur de pré-charge (54, 54.1), la résistance de pré-charge (56) et l'interrupteur de pré-charge (58) sont tous électriquement en série dans le circuit de précharge (50) entre le premier point primaire (44.1) et la terre (52), tandis que le premier point primaire (44.1) est électriquement isolé du point amont (36) du dispositif de coupure (28) mais relié électriquement au point aval (38) pour permettre un déchargement du condensateur de pré-charge (54, 54.1) dans le conducteur (21) de la ligne électrique aval ;
- une configuration d'isolation (C_ISOL) dans laquelle le premier point primaire (44.1) est isolé du point amont (36), avec l'interrupteur d'isolation (48) dans son état ouvert, et est isolé du point aval (38), avec l'interrupteur de coupure (42.1) dans son état ouvert, et en ce que, dans la configuration de conduction (C_COND), l'interrupteur de pré-charge (58) est ouvert pour isoler le premier point primaire (44.1) par rapport à la terre, et le point amont (36) est relié électriquement au point aval par le circuit principal (34) comprenant l'interrupteur de coupure (42.1) et l'interrupteur d'isolation (48) tous les deux dans leur état fermé.
[Revendication 2] Dispositif de coupure de courant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier module de coupure (40.1) comporte un circuit d'assistance à la coupure (70.1) qui s'étend électriquement en dérivation de l'interrupteur de coupure (42.1) et du circuit principal (34) entre le premier point primaire (44.1) et le premier point secondaire (46.1) du circuit principal (34), et en ce que, dans une configuration de coupure (C_C), le dispositif de coupure (28) est configuré de telle sorte que au moins un condensateur de pré-charge (54.1) du circuit de pré-charge (50) fait partie du circuit d'assistance à la coupure (70.1) du premier module de coupure (40.1).
[Revendication 3] Dispositif de coupure de courant selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend, en aval du premier module de coupure (40.1) dans le circuit principal (34) du dispositif de coupure (28), au moins un dernier module de coupure (4O.n) comprenant au moins un interrupteur de coupure (42.n) interposé dans le circuit principal (34) entre un dernier point primaire (44.n), en aval du premier point secondaire (46.1), et un dernier point secondaire (46.n) du circuit principal, et l'interrupteur de coupure (42.n) du dernier module de coupure (4O.n) étant susceptible d'être commandé entre un état ouvert et un état fermé pour déterminer respectivement un état ouvert et un état fermé du dernier module de coupure (4O.n).
[Revendication 4] Dispositif de coupure de courant selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dernier module de coupure (4O.n) comporte un circuit d'assistance à la coupure (7O.n) qui s'étend électriquement en dérivation de l'interrupteur de coupure (42.n) du dernier module de coupure (4O.n) et du circuit principal, entre le dernier point primaire (44.n) et le dernier point secondaire (46.n) du circuit principal, et en ce que, dans une configuration de coupure (C_C), le dispositif de coupure (28) est configuré de telle sorte que au moins un condensateur de pré-charge (54.n) du circuit de pré-charge (50) fait partie du circuit d'assistance à la coupure (7O.n) du dernier module de coupure (4O.n).
[Revendication 5] Dispositif de coupure de courant selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de pré-charge (50) comprend au moins un premier condensateur de pré-charge (54.1) et au moins un deuxième condensateur de pré-charge (54.n), et en ce que, en configuration de coupure (C_C), le dispositif de coupure est configuré de telle sorte que le premier condensateur de pré-charge (54.1) fait partie du circuit d'assistance à la coupure (70.1) du premier module de coupure tandis que le deuxième condensateur de pré-charge (54.n) fait partie du circuit d'assistance à la coupure (7O.n) du dernier module de coupure (4O.n).
[Revendication 6] Dispositif de coupure de courant selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend, dans le circuit principal (34) du dispositif de coupure (28), entre le premier module de coupure (40.1) et le dernier module de coupure (40.3), au moins un module de coupure additionnel (40.2) comprenant au moins un interrupteur de coupure (42.2) interposé dans le circuit principal entre un point primaire additionnel (44.2), en aval du premier point secondaire (46.1), et un point secondaire additionnel (46.2) du circuit principal, en amont du dernier point primaire (44.3), et l'interrupteur de coupure (42.2) du module de coupure additionnel (40.2) étant susceptible d'être commandé entre un état ouvert et un état fermé pour déterminer respectivement un état ouvert et un état fermé du module de coupure additionnel (40.2).
[Revendication 7] Dispositif de coupure de courant selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un module de coupure additionnel (40.2) comporte un circuit d'assistance à la coupure (70.2) qui s'étend électriquement en dérivation de l'interrupteur de coupure (42.2) du module de coupure additionnel (40.2) considéré et du circuit principal (34) entre les points primaires (44.2) et secondaires (46.2) additionnels du circuit principal qui correspondent au module de coupure additionnel (40.2) considéré, et en ce que, dans une configuration de coupure (C_C), le dispositif de coupure (28) est configuré de telle sorte que au moins un condensateur de pré-charge (54.2) du circuit de pré-charge (50) fait partie du circuit d'assistance à la coupure (70.2) du module de coupure additionnel (40.2).
[Revendication 8] Dispositif de coupure de courant selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de coupure comporte un unique module de coupure (40.1) dont le circuit d'assistance à la coupure (70.1) comporte, successivement et dans cet ordre depuis le premier point primaire (44.1), l'au moins un condensateur de pré-charge (54.1) et un interrupteur d'activation
(72.1), avec un point de piquage (76) entre les deux dans le circuit d'assistance à la coupure (70.1), en ce que le circuit de pré-charge (50) comporte un premier tronçon, qui est commun avec le circuit d'assistance à la coupure (70.1), qui s'étend entre le premier point primaire (44.1) et le point de piquage (76) et qui comprend l'au moins un condensateur de pré-charge
(54.1), et en ce que le circuit de pré-charge (50) comporte un second tronçon, distinct du circuit d'assistance à la coupure (70.1), qui s'étend entre le point de piquage (76) et la terre (52) et dans lequel est interposé l'interrupteur de pré-charge (58).
[Revendication 9] Dispositif de coupure de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 prise en combinaison avec les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que le dispositif de coupure comporte au moins un module de coupure amont (40.1) et un module de coupure aval (40.3) dont les circuits d'assistance à la coupure (70.1, 70.3) sont, dans la configuration de coupure (C_C) du dispositif de coupure (28), agencés électriquement en série, en ce que le circuit d'assistance à la coupure (70.3) du module de coupure aval (40.3) comporte, successivement et dans cet ordre depuis le point primaire aval (44.3), l'au moins un condensateur de pré-charge (54.3) et un interrupteur d'activation (72.3), avec un point de piquage entre les deux dans le circuit d'assistance à la coupure, en ce que le circuit de précharge comporte un premier tronçon qui s'étend entre le point primaire amont (44.1) et le point de piquage (76), qui est commun avec les circuits d'assistance à la coupure en série, et qui comprend l'au moins un condensateur de pré-charge (54.1, 54.3) de chacun des circuits d'assistance à la coupure en série, et en ce que le circuit de pré-charge (50) comporte un second tronçon, distinct des circuit d'assistance à la coupure, qui s'étend entre le point de piquage (76) et la terre (52) et dans lequel est interposé l'interrupteur de pré-charge (58).
[Revendication 10] Dispositif de coupure de courant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de by-pass (80) qui s'étend, en parallèle électriquement du circuit principal (34), entre le premier point primaire (44.1) et un point de by-pass (82) agencé entre le dernier point secondaire (46.1, 46.n) et le point aval (38), et dans lequel est interposé un interrupteur de by-pass (84) qui est dans un état fermé dans la configuration de pré-charge (C_PCH) et dans un état ouvert dans les configurations de chargement (C_CH), d'isolation (C_ISOL) et de coupure (C_C).
[Revendication 11] Dispositif de coupure de courant selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un interrupteur de configuration (78) qui est agencé dans le circuit principal (34) entre le dernier point secondaire (46.1, 46.3) et le point de by-pass (82), et qui est dans un état ouvert dans les configurations de pré-charge (C_PCH) et de chargement (C_CH), et dans un état fermé dans les configurations de conduction (C_COND) et de coupure (C_C).
[Revendication 12] Dispositif de coupure de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 prise en combinaison avec les revendications 2 et 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un interrupteur de shunt (79.1, 79.2) qui, dans la configuration de chargement (C_CH) et dans la configuration de pré-charge (C_PCH), est dans un état fermé pour relier en série, dans le circuit de pré-charge (50), les condensateurs de pré-charge
(54.1) appartenant aux différents modules de coupure (4O.i).
[Revendication 13] Dispositif de coupure de courant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'interrupteur de coupure (42.i) d'un module de coupure comporte un interrupteur primaire
(60.1), mécanique, et un interrupteur secondaire (62.i), mécanique, interposés successivement dans le circuit principal (34) entre le point primaire
(44.1) et le point secondaire (46.i) qui correspondent au module de coupure
(40.1) considéré, mais de part et d'autre d'un point intermédiaire (64.i) du circuit principal (34) qui correspond au module de coupure (4O.i) considéré, les deux interrupteurs mécaniques (6O.i, 62.i) étant commandés chacun entre un état ouvert et un état fermé, et en ce qu'un module de coupure
(4O.i) comporte un parasurtenseur primaire (66.i) agencé en parallèle de l'interrupteur primaire (6O.i) entre le point primaire (44.i) et le point intermédiaire (64.i) qui correspondent au module de coupure (4O.i) considéré, et un parasurtenseur secondaire (68.i) agencé électriquement en parallèle de l'interrupteur secondaire (62.i) entre le point intermédiaire (64.i) et le point secondaire (46.i) qui correspondent au module de coupure (4O.i) considéré, et en ce que le circuit d'assistance à la coupure (7O.i) de ce module de coupure considéré s'étend électriquement en parallèle de l'ensemble formé par l'interrupteur primaire (6O.i) et l'interrupteur secondaire (62.i) de ce module de coupure considéré, et électriquement en parallèle de l'ensemble formé par le parasurtenseur primaire (66.i) et le parasurtenseur secondaire (68.i) de ce module de coupure (4O.i) considéré.
[Revendication 14] Dispositif de coupure de courant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ligne électrique aval comprend une ligne aérienne, le conducteur (21) de la ligne électrique aval étant un conducteur aérien.
[Revendication 15] Installation électrique (10) comportant une source de haute tension continue (17) reliée électriquement à au moins un conducteur aérien (21) d'une ligne électrique aval comprenant une ligne aérienne, caractérisée en ce qu'elle comporte, interposé entre la source de haute tension continue (17) et le conducteur aérien de la ligne électrique aval comprenant une ligne aérienne, un dispositif de coupure de courant (28) selon l'une quelconque des revendications précédentes, la source de haute tension continue (17) étant reliée au point amont (36) du dispositif de coupure (28), et le conducteur aérien (21) étant relié électriquement par une extrémité amont au point aval (38) du dispositif de coupure (28).
[Revendication 16] Installation électrique selon la revendication 15, caractérisée en ce qu'elle comporte, à une extrémité aval du conducteur (21) de la ligne électrique aval, un dispositif de coupure de courant.
[Revendication 17] Procédé de pilotage en fermeture d'un dispositif de coupure de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, le dispositif de coupure (28) étant initialement dans la configuration d'isolation (C_ISOL), caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape de précharge du conducteur au cours de laquelle le dispositif de coupure (28) est amené dans sa configuration de pré-charge (C_PCH) pour mettre sous tension un conducteur (21) d'une ligne électrique aval en aval du point aval (38) ; et en ce que le procédé de pilotage en fermeture comporte, pendant ou après l'étape de pré-charge du conducteur, au moins une étape de détermination de paramètre (143) comprenant la détermination d'au moins un paramètre de courant ou de tension dans le circuit principal (34) ou dans la ligne électrique aval, et une étape de décision (144), au cours de laquelle il est décidé, en fonction de l'au moins un paramètre déterminé pendant l'étape de détermination de paramètre, de la poursuite ou non de la fermeture complète (160) du dispositif de coupure de courant par passage du dispositif de coupure de courant à la configuration de conduction (C_COND).
[Revendication 18] Procédé de pilotage selon la revendication 17, caractérisé en ce que, pour atteindre la configuration de conduction (C_COND), l'interrupteur de pré-charge (58) est ouvert avant la fermeture de l'interrupteur de coupure (42.i) et de l'interrupteur d'isolation (48).
[Revendication 19] Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications 17 ou 18, caractérisé en ce que, si l'étape de décision (143) n'est pas positive, le procédé se poursuit, sans passer par la configuration de conduction (C_COND) du dispositif de coupure (28), par une étape de recharge (180) du condensateur de pré-charge (54.i) au cours de laquelle le dispositif de coupure (28) est amené dans la configuration de chargement (C_CH), puis successivement par une nouvelle étape de pré-charge (C_PCH) du conducteur (21), une nouvelle étape de détermination de paramètre (143), et une nouvelle étape de décision (144), selon un cycle de précharge.
[Revendication 20] Procédé de pilotage selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'étape de recharge (180) du condensateur de pré-charge (54.i) comprend :
- la fermeture de l'interrupteur d'isolation (48) et la fermeture de l'interrupteur de pré-charge (58) pour charger le condensateur de pré-charge (54.i), en maintenant l'interrupteur de coupure (42.i) dans son état ouvert ;
- après ladite fermeture de l'interrupteur de pré-charge (58), la réouverture de l'interrupteur d'isolation (48).
[Revendication 21] Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications 19 ou 20, caractérisé en ce que le nombre de cycles de pré- charge pour une tentative donnée de re-fermeture du dispositif de coupure est limité.
[Revendication 22] Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications 17 à 21, caractérisé en ce que, après au moins une étape de pré-charge (141) du conducteur (21), la fermeture complète (160) du dispositif de coupure de courant par passage du dispositif de coupure (28) à sa configuration de conduction (C_COND) est poursuivie si une valeur de tension dans le circuit principal (34), ou dans la ligne électrique aval, dépasse une valeur de seuil.
[Revendication 23] Processus d'évaluation de l'intégrité d'un conducteur électrique dans une ligne de transmission de puissance électrique dans une installation électrique comportant une source principale de haute tension continue reliée électriquement à une extrémité amont du conducteur électrique, avec un dispositif amont de coupure de courant interposé entre la source principale de tension et le conducteur électrique, et avec une extrémité aval du conducteur électrique relié à un dispositif aval de coupure électrique, le processus d'évaluation étant du type dans lequel, dans un état initial, le dispositif de coupure amont et le dispositif de coupure aval sont respectivement chacun dans une configuration d'isolation C_ISOL de sorte que, dans l'état initial, le conducteur électrique est, sauf défaut électrique affectant le conducteur électrique, isolé électriquement de l'installation et de l'environnement, caractérisé en ce que le processus d'évaluation comporte au moins une étape de pré-charge du conducteur au cours de laquelle une source auxiliaire de tension auxiliaire, distincte principale de la source de tension, est reliée au conducteur pour mettre sous tension le conducteur électrique tout en maintenant le conducteur isolé par rapport à la source de tension principale et par rapport au reste de l'installation électrique ; et en ce que le processus d'évaluation comporte, pendant ou après l'étape de pré-charge du conducteur, au moins une étape de détermination de paramètre comprenant la détermination d'au moins un paramètre de courant ou de tension dans la ligne électrique aval, et une étape d'évaluation au cours de laquelle l'intégrité du conducteur électrique est évaluée en fonction de l'au moins un paramètre déterminé pendant l'étape de détermination de paramètre. [Revendication 24] Processus d'évaluation selon la revendication 23, caractérisé en ce que le processus d'évaluation comporte ou est suivi d'une étape de décision, au cours de laquelle il est décidé, en fonction de l'au moins un paramètre déterminé pendant l'étape de détermination de paramètre, de la poursuite ou non de la fermeture complète du dispositif de coupure de courant par passage du dispositif de coupure de courant à une configuration de conduction (C_COND).
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