FR2815720A1 - System for detecting cable damage in middle tension networks, such as public lighting networks by constant monitoring of the network using a high frequency measurement signal to measure circuit resistance or impedance - Google Patents
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Abstract
Description
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Système de détection d'arrachement de câbles dans les réseaux moyenne tension, et procédé de modification d'un système existant
L'invention concerne un système de détection d'arrachement de câbles dans les réseaux moyenne tension, tels les réseaux HTI (Haute Tension Intermédiaire de 3,2 à 5,5 kV) pour l'éclairage public, encore appelés réseaux HT. EP (Haute Tension Eclairage Public, norme NFC 17 200). Le terme "arrachement de câble"est considéré au sens large et inclut tout dommage à caractère bref causé à un câble, même sans coupure du câble. La fonction de détection procurée par le système est destinée à être opérante lorsque le réseau surveillé n'est plus en fonctionnement, c'est à dire généralement en période diurne pour un réseau HT. EP. En complément de la détection d'un défaut éventuel, le système permet d'interdire le réenclenchement du réseau, c'est-à-dire son alimentation en moyenne tension après la période de surveillance. Un tel système est d'abord destiné à être installé comme équipement nouveau, mais peut aussi compléter un système existant de détection de défaut d'isolement par la mesure classique de l'impédance ou de la résistance d'isolement du réseau. Cable tearing detection system in medium voltage networks, and method for modifying an existing system
The invention relates to a cable pull-out detection system in medium-voltage networks, such as HTI (Intermediate High Voltage 3.2 to 5.5 kV) networks for public lighting, also called HV networks. EP (High Voltage Public Lighting, NFC 17 200 standard). The term "cable pull" is considered broadly and includes any brief damage to a cable, even without cutting the cable. The detection function provided by the system is intended to be effective when the monitored network is no longer in operation, ie generally during the day for a HV network. EP. In addition to the detection of a possible fault, the system makes it possible to prohibit the resetting of the network, that is to say its supply at medium voltage after the monitoring period. Such a system is first intended to be installed as new equipment, but can also complement an existing insulation fault detection system by the conventional measurement of the network's impedance or insulation resistance.
Il convient de rappeler que les réseaux HTI sont économiquement justifiés lorsque il faut fournir une puissance électrique importante sur des espaces étendus entre l'utilisation et la livraison de l'énergie par le distributeur. Il en est ainsi pour de nombreuses catégories d'éclairage public, mais aussi pour d'autres usages et notamment pour des sites industriels où l'absence de réseau basse tension BTA nécessite la construction d'un réseau de distribution créé spécialement. It should be recalled that HTI networks are economically justified when it is necessary to provide significant electrical power over wide areas between the use and delivery of energy by the distributor. This is the case for many categories of public lighting, but also for other uses and in particular for industrial sites where the absence of a low voltage BTA network requires the construction of a specially created distribution network.
Tout réseau HTI est électriquement isolé des réseaux basse tension BTA qu'il alimente en énergie par l'intermédiaire de transformateurs HTI/BTA. Any HTI network is electrically isolated from the low voltage BTA networks which it supplies with energy via HTI / BTA transformers.
L'impédance d'un réseau HTI est donc très élevée, de l'ordre du MQ, contrairement à celle d'un réseau BTA comprenant des appareils dissipateurs de courant tels des candélabres. The impedance of an HTI network is therefore very high, of the order of MQ, unlike that of a BTA network comprising current dissipating devices such as candelabras.
De façon générale, un réseau HTI comprend plusieurs postes de distribution répartis sur le réseau, chaque poste alimentant plusieurs départs, un départ consistant classiquement en une conduite de réseau alimentée par une cellule du poste et pouvant se ramifier en plusieurs branches. Ces branches peuvent mener à des terminaisons du réseau ou au contraire interconnecter des conduites parallèles, permettant de réaliser un maillage du réseau. La résistance d'isolement d'un réseau moyenne tension HTI n'est pas infinie, principalement du fait qu'il existe toujours des courants de fuite à la terre, même minimes, au niveau des bobinages dans les transformateurs HTI/BTA. La résistance d'isolement des câbles en eux-mêmes est quant à elle quasiment infinie en l'absence de défauts. In general, an HTI network comprises several distribution stations distributed over the network, each station supplying several outlets, a outlet conventionally consisting of a network pipe supplied by a cell of the station and which can branch into several branches. These branches can lead to network terminations or, on the contrary, interconnect parallel pipes, making it possible to mesh the network. The insulation resistance of a medium voltage HTI network is not infinite, mainly because there are always earth leakage currents, even small, at the windings in HTI / BTA transformers. The insulation resistance of the cables themselves is almost infinite in the absence of faults.
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En effet, il n'y a normalement pas de courant de fuite possible entre l'âme conductrice d'un câble et l'écran de blindage de sa gaine relié à la terre. In fact, there is normally no possible leakage current between the conductive core of a cable and the shielding screen of its sheath connected to earth.
Afin de contrôler la résistance d'isolement ou l'impédance d'un réseau moyenne tension, il est couramment utilisé des dispositifs de contrôle pendant la période où le réseau est mis hors tension, généralement en période diurne pour un réseau d'éclairage public. Pour mesurer la résistance d'isolement, une basse tension le plus souvent continue est appliquée sur une phase d'une conduite de réseau, généralement au niveau d'un conducteur de phase dans une cellule d'un poste alimentant cette conduite. Un courant est mesuré en retour par la terre, permettant de déduire la valeur de la résistance du réseau. Celle-ci est régulièrement comparée à une valeur de référence déterminée. Si la valeur mesurée sort d'une marge de tolérance déterminée autour de cette valeur de référence, en particulier si cette valeur descend sous un seuil déterminé, le dispositif de contrôle en déduit qu'il y a eu une dégradation de l'isolement du réseau. En complément, ce dispositif de contrôle interdit la mise en service du réseau jusqu'à ce que le défaut ait été localisé et réparé. In order to control the insulation resistance or the impedance of a medium voltage network, monitoring devices are commonly used during the period when the network is switched off, generally during the day for a public lighting network. To measure the insulation resistance, a mostly continuous low voltage is applied to a phase of a network pipe, generally at the level of a phase conductor in a cell of a substation supplying this pipe. A current is measured in return by the earth, allowing the value of the network resistance to be deduced. This is regularly compared to a determined reference value. If the measured value leaves a tolerance margin determined around this reference value, in particular if this value drops below a determined threshold, the control device deduces therefrom that there has been a degradation of the network isolation . In addition, this control device prohibits commissioning of the network until the fault has been located and repaired.
La demanderesse a pourtant constaté que certains défauts tels que des claquages de câbles ou des coupures de branches de réseaux pouvaient survenir alors que le dispositif de contrôle n'a pas détecté de défaut au préalable. Après analyse du problème, la demanderesse a découvert que ces défauts étaient la conséquence de certains types d'altération accidentelle de câble, à caractère bref, que les dispositifs de l'état de la technique ne parviennent pas à détecter. La demanderesse désigne ces altérations à caractère bref par le terme arrachement de câble . Un arrachement de câble tel que désigné dans la présente ne se manifeste que par une modification momentanée de la résistance du réseau, de sorte que la mesure survenant après l'arrachement ne permet pas de déceler une variation significative par rapport à la mesure précédente. Par exemple, lorsque un câble est soulevé par une pelle d'engin de chantier, l'âme métallique du câble peut se rompre à l'intérieur de la gaine sans que celle ci ne soit sectionnée. Si l'ouvrier manoeuvrant l'engin aperçoit le câble, son réflexe est de retirer la pelle en essayant de ne pas sectionner la gaine. La plupart du temps, il remet la terre sur le câble puisqu'il n'a pas constaté de dommages apparents, et l'exploitant du réseau n'est pas prévenu de l'incident. Lorsque le câble se rétracte suite à un tel étirement, il peut y avoir plusieurs types de repositionnement des deux bouts de l'âme sectionnée dans la gaine. Un cas possible est un repositionnement de ces bouts dans un alignement jointif assurant un contact électrique de section quasiment inchangée par rapport à celle de l'âme. La mesure suivante de la The Applicant has however noted that certain faults such as cable breakdowns or network branch cuts could occur while the control device has not detected a fault beforehand. After analyzing the problem, the applicant discovered that these faults were the consequence of certain types of accidental cable alteration, of a brief nature, which the devices of the prior art fail to detect. The Applicant designates these brief alterations by the term cable tearing. A cable pullout as designated herein is manifested only by a momentary change in the resistance of the network, so that the measurement occurring after the pulling does not allow a significant change to be detected compared to the previous measurement. For example, when a cable is lifted by a shovel of a construction machine, the metal core of the cable can break inside the sheath without it being cut. If the worker maneuvering the machine sees the cable, his reflex is to remove the shovel, trying not to cut the sheath. Most of the time, he puts the ground back on the cable since he did not find any apparent damage, and the network operator is not notified of the incident. When the cable retracts following such a stretching, there can be several types of repositioning of the two ends of the sectioned core in the sheath. One possible case is a repositioning of these ends in a contiguous alignment ensuring an electrical contact of almost unchanged section compared to that of the core. The next measurement of
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résistance du réseau ne permet alors pas de détecter de variation significative par rapport à la mesure précédemment établie avant l'incident. Le câble est donc affecté d'un défaut latent qui peut se manifester par un incident sur le réseau plusieurs jours voire plusieurs mois plus tard, par exemple sous la forme d'échauffement et d'arcs électriques entre les deux bouts sectionnés. Ce phénomène génère généralement un claquage du câble à cet endroit. La demanderesse a découvert que ce type d'incident se manifeste par une variation brusque de la résistance du réseau, même si l'amplitude de cette variation reste dans une marge de tolérance normale autour d'une valeur de référence déterminée. De plus, elle a pu observer que le signe positif ou négatif de la variation de la résistance mesurée permet d'obtenir une indication sur la nature probable de l'altération du câble qui a provoqué cette variation. Network resistance therefore does not allow detection of significant variation compared to the measurement previously established before the incident. The cable is therefore affected by a latent fault which can manifest itself in an incident on the network several days or even months later, for example in the form of heating and electric arcs between the two cut ends. This phenomenon generally generates a breakdown of the cable at this location. The Applicant has discovered that this type of incident manifests itself by an abrupt variation in the resistance of the network, even if the amplitude of this variation remains within a normal tolerance margin around a determined reference value. In addition, it was able to observe that the positive or negative sign of the variation in the resistance measured provides an indication of the probable nature of the alteration of the cable which caused this variation.
L'invention a donc pour objet un système de détection de dommages aux câbles dans les réseaux moyenne tension, destiné à assurer une fonction de surveillance de réseau hors tension, comprenant des moyens pour effectuer la mesure dynamique de la résistance ou de l'impédance du réseau à une fréquence d'acquisition déterminée et des moyens d'enregistrement des valeurs mesurées, caractérisé en ce que ladite fréquence est fixée à un niveau suffisamment élevé pour permettre déterminer la forme de toute variation rapide de la grandeur mesurée pouvant se produire lors d'un incident sur le réseau. The subject of the invention is therefore a system for detecting damage to cables in medium-voltage networks, intended to provide a monitoring function for a voltage-free network, comprising means for dynamic measurement of the resistance or the impedance of the network at a determined acquisition frequency and means for recording the measured values, characterized in that the said frequency is fixed at a sufficiently high level to allow the shape of any rapid variation of the measured quantity which may occur during a network incident.
La demanderesse a en effet pu observer que la mesure de résistance d'un réseau en période diurne doit être effectuée de façon continue et avec une fréquence d'acquisition suffisamment rapide, par exemple d'une centaine de Hertz, afin de pouvoir déceler le caractère particulièrement bref d'un incident provoquant une altération de câble telle que décrite précédemment. The Applicant has in fact observed that the resistance measurement of a network during the daytime period must be carried out continuously and with a sufficiently rapid acquisition frequency, for example of a hundred Hertz, in order to be able to detect the character particularly brief of an incident causing cable damage as described above.
Dans un mode de réalisation selon l'invention, des moyens sont agencés pour permettre de calculer la pente d'un front de variation rapide de la grandeur mesurée, cette pente étant comparée à au moins un seuil déterminé afin d'obtenir des indications sur l'existence d'un dommage. In an embodiment according to the invention, means are arranged to enable the slope of a front of rapid variation of the measured quantity to be calculated, this slope being compared with at least a determined threshold in order to obtain indications on the existence of damage.
Dans un mode de réalisation selon l'invention, des moyens sont agencés pour analyser la forme d'un enregistrement de toute variation rapide de la résistance ou de l'impédance du réseau. In an embodiment according to the invention, means are arranged for analyzing the form of a recording of any rapid variation in the resistance or the impedance of the network.
Dans un mode de réalisation selon l'invention, lesdits moyens d'analyse permettent d'obtenir des indications sur la nature probable d'un dommage constaté. In one embodiment according to the invention, said analysis means make it possible to obtain indications on the probable nature of a damage found.
Dans un mode de réalisation selon l'invention, les moyens de mesure de la résistance ou de l'impédance d'un réseau monophasé ou polyphasé comprennent In one embodiment according to the invention, the means for measuring the resistance or the impedance of a single-phase or multi-phase network include
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au moins un générateur de tension destiné à être installé dans une cellule d'un départ du réseau pour y appliquer chacun sur une phase une basse tension Ua.
at least one voltage generator intended to be installed in a cubicle from a network start-up to apply a low voltage Ua to each phase.
Dans un mode de réalisation selon l'invention, la sortie dudit générateur est reliée pendant la mesure à un système fonctionnant en outre comme diviseur de tension en période de fonctionnement du réseau. In one embodiment according to the invention, the output of said generator is connected during the measurement to a system which also functions as a voltage divider during the period of operation of the network.
L'invention a également pour objet un procédé de modification d'un système existant de détection de dommages aux câbles dans un réseau moyenne tension, ledit système utilisant la mesure de la résistance ou de l'impédance du réseau afin de détecter une modification significative et durable de cette grandeur, caractérisé en ce qu'il consiste à : - effectuer ladite mesure par des moyens d'acquisition à une fréquence déterminée et suffisamment élevée pour permettre de déterminer la forme de toute variation rapide de la grandeur mesurée, - calculer la pente d'un front de variation, - introduire des seuils de pente déterminés afin de les comparer à la pente calculée, - introduire des moyens d'interprétation de dépassement des seuils de pente, en vue d'obtenir des indications sur l'existence d'un dommage. The subject of the invention is also a method of modifying an existing system for detecting damage to cables in a medium-voltage network, said system using the measurement of the resistance or impedance of the network in order to detect a significant modification and lasting of this quantity, characterized in that it consists in: - carrying out said measurement by acquisition means at a determined frequency and sufficiently high to enable the shape of any rapid variation of the measured quantity to be determined, - calculating the slope a variation front, - introduce determined slope thresholds in order to compare them with the calculated slope, - introduce means of interpretation of exceeding the slope thresholds, in order to obtain indications on the existence of a pity.
Dans un mode préféré de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, des moyens sont agencés pour analyser la forme de toute variation et obtenir des indications sur la nature probable d'un dommage constaté. In a preferred embodiment of the method according to the invention, means are arranged for analyzing the shape of any variation and obtaining indications on the probable nature of a damage found.
Le système de détection d'arrachement de câbles selon l'invention procure en particulier une fiabilité que n'offrent pas les dispositifs de l'état de la technique, associée à la possibilité d'effectuer un diagnostic du type d'arrachement constaté. The cable pull-out detection system according to the invention provides in particular a reliability which the devices of the prior art do not offer, associated with the possibility of carrying out a diagnosis of the type of pull-out observed.
L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la description qui suit en rapport avec les figures ci dessous. The invention, its characteristics and its advantages are specified in the description which follows in relation to the figures below.
La figure 1 est une représentation très schématique d'une conduite triphasée d'un départ de réseau HTI alimenté par une cellule comprenant un système de détection d'arrachement de câbles selon l'invention. FIG. 1 is a very schematic representation of a three-phase pipe of an HTI network feed powered by a cell comprising a cable pull-out detection system according to the invention.
Les figures 2 et 3 représentent des schémas électriques simplifiés équivalents au dispositif représenté à la figure 1. Figures 2 and 3 show simplified electrical diagrams equivalent to the device shown in Figure 1.
La figure 4 représente des courbes de détection de défauts de type arrachement de câble obtenues dans un système selon l'invention. FIG. 4 represents curves for detecting faults of the cable tearing type obtained in a system according to the invention.
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La figure 5 représente un mode préféré de réalisation selon l'invention, dans lequel le système diviseur de tension peut être connecté alternativement à un appareil comparateur de tension ou à un générateur de basse tension. FIG. 5 represents a preferred embodiment according to the invention, in which the voltage divider system can be connected alternately to a voltage comparator device or to a low voltage generator.
En figure 1 est représentée une cellule 1 en période de non-fonctionnement du réseau, c'est à dire en période de surveillance. De façon classique, cette cellule comporte par phase un interrupteur 4, les interrupteurs étant en général associés dans un appareil multipolaire appelé contacteur et permettant d'isoler la cellule de la moyenne tension. La fermeture du contacteur permet ici d'alimenter une conduite triphasée constituée de trois conducteurs de phase 10 transportant chacun une phase (pl, (p2 ou (p3. La cellule 1 comporte un dispositif d'application d'une basse tension UG délivrée par un générateur 2 connecté en période de surveillance à la sortie d'un système diviseur de tension 3 fonctionnant alors comme simple élément résistif, la fonction diviseur de tension étant assurée en période de fonctionnement du réseau. La basse tension UG est préférablement appliquée sur un seul conducteur de phase 10 d'une phase de la conduite, ici la phase (pl. Dans le mode de réalisation préféré représenté, le système diviseur de tension 3 est un pont RC comprenant une résistance Ro et une capacité C. La tension U est donc continue et est stabilisée à une valeur déterminée de façon à injecter un faible courant i normalement constant si la résistance d'isolement du réseau reste stable. Au niveau du pont diviseur RC, ce courant continu i ne peut bien sûr pas passer par la capacité C. In FIG. 1 is shown a cell 1 during the period of non-operation of the network, that is to say during the monitoring period. Conventionally, this cell comprises a switch 4 per phase, the switches being generally associated in a multipolar device called a contactor and making it possible to isolate the cell from the medium voltage. Closing the contactor here makes it possible to supply a three-phase pipe consisting of three phase conductors 10 each carrying a phase (pl, (p2 or (p3. Cell 1 includes a device for applying a low voltage UG delivered by a generator 2 connected in monitoring period to the output of a voltage divider system 3 then operating as a simple resistive element, the voltage divider function being ensured during network operation period. The low voltage UG is preferably applied to a single conductor phase 10 of a phase of the pipe, here the phase (pl. In the preferred embodiment shown, the voltage divider system 3 is an RC bridge comprising a resistor Ro and a capacitor C. The voltage U is therefore continuous and is stabilized at a determined value so as to inject a normally constant low current i if the insulation resistance of the network remains stable. divider RC, this direct current i cannot of course pass through the capacitance C.
Le système diviseur de tension 3 n'est cependant pas limité à un pont RC, et il est possible d'utiliser d'autres diviseurs de tension, par exemple un diviseur capacitif ou bien un transformateur de tension (diviseur inductif à bobinages) avec une tension U G alternative, sans sortir du cadre de l'invention. Pour des raisons de simplicité, la demanderesse a adopté le pont RC comme diviseur de tension, et seule cette solution est décrite dans la présente. The voltage divider system 3 is not however limited to an RC bridge, and it is possible to use other voltage dividers, for example a capacitive divider or else a voltage transformer (inductive winding divider) with a AC voltage AC, without departing from the scope of the invention. For reasons of simplicity, the Applicant has adopted the RC bridge as a voltage divider, and only this solution is described herein.
Des transformateurs HTI/BTA (moyenne tension/basse tension) sont présents sur la conduite pour une alimentation en basse tension depuis le réseau HTI, par exemple vers des dispositifs d'éclairage public. Grâce aux bobinages primaires BI, B2 et B3 des transformateurs, chaque phase est bouclée avec chacune des deux autres, c'est à dire que chaque conducteur 10 est relié à ses voisins par lesdits bobinages de telle sorte que la tension U se trouve appliquée sur les trois conducteurs de la conduite. Pour simplifier la modélisation du réseau, on néglige la résistance linéique des conducteurs 10 (résistance de l'âme des câbles) par rapport aux résistances d'isolement des bobinages primaires des transformateurs. HTI / BTA (medium voltage / low voltage) transformers are present on the pipe for a low voltage supply from the HTI network, for example to public lighting devices. Thanks to the primary windings BI, B2 and B3 of the transformers, each phase is looped with each of the other two, that is to say that each conductor 10 is connected to its neighbors by said windings so that the voltage U is applied to the three conductors of the pipeline. To simplify the modeling of the network, the linear resistance of the conductors 10 (resistance of the core of the cables) is neglected relative to the insulation resistances of the primary windings of the transformers.
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La résistance Roo d'isolement des câbles en eux-mêmes est considérée infinie, comme justifié en préambule. Il existe de faibles courants de fuite à la terre au niveau des bobinages dans les transformateurs HTI/BTA. Sur la figure, en supposant que la conduite alimente quatre transformateurs T1, T2, T3, T4, l'ensemble de ces courants revient à la masse de la cellule par la terre et les écrans de blindage des gaines de câbles. Le courant i délivré par le générateur 2 est donc intégralement bouclé. La mesure de la tension UG et du courant i, par des moyens classiques non représentés, permet d'obtenir la valeur de la résistance d'isolement du réseau. 1
La figure 2 illustre les courants de fuite il, i2 et i3 par les résistances d'isolement RI, R2 et R3 des bobinages primaires BI, B2 et B3 du transformateur Tl. Il apparaît clairement qu'à chaque passage de transformateur, le courant se partage en une première partie distribué sur les trois bobinages primaires du transformateur et une seconde partie alimentant le reste du réseau en aval. The insulation resistance Roo of the cables themselves is considered to be infinite, as justified in the preamble. There are low earth leakage currents at the windings in the HTI / BTA transformers. In the figure, assuming that the pipe feeds four transformers T1, T2, T3, T4, all of these currents come back to the ground of the cell by the ground and the shielding screens of the cable sheaths. The current i delivered by the generator 2 is therefore fully looped. The measurement of the voltage UG and of the current i, by conventional means not shown, makes it possible to obtain the value of the insulation resistance of the network. 1
FIG. 2 illustrates the leakage currents il, i2 and i3 by the insulation resistors RI, R2 and R3 of the primary windings BI, B2 and B3 of the transformer Tl. It is clear that with each transformer pass, the current split into a first part distributed over the three primary windings of the transformer and a second part supplying the rest of the downstream network.
La figure 3 représente les résistances équivalentes d'isolement des transformateurs. La conduite triphasée est modélisée par une seule ligne transportant la somme des courants de chaque phase, par exemple i', + i'2 + i'3 après le transformateur Tl. Le courant i revient au générateur G par la terre. La résistance d'isolement du réseau peut être modélisée par une suite de résistances en parallèles. On comprend que le fait d'ajouter des transformateurs HTI/BTA à un réseau tend à diminuer sa résistance d'isolement. Inversement, un réseau dont une branche est coupée voit sa résistance d'isolement augmenter. Une modification de la résistance d'isolement d'un réseau peut être normale dans le cas d'une modification du maillage du réseau, ou anormale si elle est provoquée par un dommage causé à un câble. FIG. 3 represents the equivalent insulation resistances of the transformers. The three-phase pipe is modeled by a single line carrying the sum of the currents of each phase, for example i ', + i'2 + i'3 after the transformer T1. The current i returns to the generator G via the earth. The network insulation resistance can be modeled by a series of resistors in parallel. It is understood that adding HTI / BTA transformers to a network tends to decrease its insulation resistance. Conversely, a network whose branch is cut sees its insulation resistance increase. A change in the insulation resistance of a network can be normal in the case of a change in the network mesh, or abnormal if it is caused by damage caused to a cable.
En figure 4, les courbes de détection de défauts de type arrachement de câble ont été obtenues lors d'un enregistrement de la résistance ou de l'impédance d'un réseau à une fréquence d'acquisition suffisamment élevé pour permettre de déterminer la forme de toute variation rapide de la grandeur mesurée. Les périodes Tl, T2 et T4 illustrent le fonctionnement du système sur un jour complet en l'absence de défaut sur le réseau, avec pour chacune une échelle de temps de l'ordre de quelques heures. La période T3 représente des enregistrements effectués dès l'apparition d'un défaut. La durée de T3 est ici de l'ordre de la seconde. In FIG. 4, the cable tear-off type defect detection curves were obtained during recording of the resistance or impedance of a network at a sufficiently high acquisition frequency to allow the shape of any rapid variation of the quantity measured. The periods T1, T2 and T4 illustrate the operation of the system over a full day in the absence of a fault on the network, with each a time scale of the order of a few hours. The period T3 represents registrations made as soon as a fault occurs. The duration of T3 is here of the order of a second.
La période Tl concerne le temps pendant lequel le réseau est alimenté sous moyenne tension et est typiquement une période nocturne pour un réseau The period Tl relates to the time during which the network is supplied with medium voltage and is typically a night period for a network
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d'éclairage public HT. EP. Durant Tl, le système de détection selon l'invention est désactivé. A la fin de Tl, l'alimentation du réseau est coupée et une tension continue U est appliquée sur le réseau au début d'une période de surveillance T2.
HT street lighting. EP. During T1, the detection system according to the invention is deactivated. At the end of T1, the supply to the network is cut off and a DC voltage U is applied to the network at the start of a monitoring period T2.
Le système de détection est alors activé, à un instant représenté par tl sur la figure. En l'absence de défaut sur le réseau, la résistance ou l'impédance mesurée et représentée ici par la courbe varie très peu. Normalement, la valeur mesurée
est quasiment constante jusqu'à une nouvelle période Tl de fonctionnement du réseau, démarrant ici à l'instant t4. Si par contre un incident survient sur le réseau, ici à un instant t2 suivi de la période T3, le fait de pouvoir détecter le défaut et interdire la réalimentation en moyenne tension présente un intérêt indéniable en terme de sécurité. Pour la majorité des incidents constatés, le défaut occasionne une variation significative et durable de la résistance d'isolement, de sorte que les dispositifs de l'état de la technique permettent par exemple de détecter si la valeur mesurée a franchi un seuil d'alarme SALSOI ou de défaut SD-isol, pouvant ainsi interdire le réenclenchement du réseau. Pourtant, pour un arrachement de câble tel que défini dans la présente, aucune variation significative et durable de la résistance d'isolement n'est constatée. Ce cas est illustré ici par les courbes C, et C2 enregistrées chacune à partir d'un arrachement de câble de nature particulière. The detection system is then activated, at an instant represented by tl in the figure. In the absence of a fault on the network, the resistance or impedance measured and represented here by the curve varies very little. Normally the measured value
is almost constant until a new period Tl of network operation, starting here at time t4. If, on the other hand, an incident occurs on the network, here at an instant t2 followed by the period T3, the fact of being able to detect the fault and prohibit the medium-voltage recharge is of undeniable interest in terms of safety. For the majority of the incidents observed, the fault causes a significant and lasting variation in the insulation resistance, so that the devices of the state of the art make it possible, for example, to detect whether the measured value has crossed an alarm threshold SALSOI or SD-isol fault, thus being able to prohibit reclosing of the network. However, for a cable pullout as defined herein, no significant and lasting variation in the insulation resistance is observed. This case is illustrated here by curves C, and C2 each recorded from a cable cutout of a particular nature.
Après une brusque variation positive ou négative au moment de l'incident, la résistance se stabilise à des valeurs normales pendant le restant T4 de la période de surveillance, alors que le câble présente un défaut latent. De ce fait, les dispositifs classiques ne détectent pas de défaut et autorisent par la suite le réenclenchement du réseau. After an abrupt positive or negative variation at the time of the incident, the resistance stabilizes at normal values during the remaining T4 of the monitoring period, while the cable has a latent fault. Therefore, conventional devices do not detect a fault and subsequently authorize the network to be reset.
Le système selon l'invention permet un enregistrement suffisamment précis des variations de la résistance ou de l'impédance pour que des moyens de calcul déterminent la pente d'un front de variation, par exemple ici la pente p, du front de la courbe C,. Celle ci est comparée à au moins un seuil de pente déterminé, par exemple à deux seuils Ps+ et Ps-, afin d'obtenir des indications sur l'existence d'un dommage à un câble, voire des indications sur la nature du défaut constaté. Ici, la courbe C, est typique d'un arrachement de câble avec sectionnement et recollement de l'âme du câble dans une gaine non sectionnée, tel que décrit en préambule. L'augmentation brusque de la résistance d'isolement du réseau correspond au sectionnement momentané de l'âme, tandis que la partie décroissante du pic enregistré correspond au recollement des bouts sectionnés. Le système permet de calculer la pente pl et d'analyser qu'elle est ici supérieure au seuil de défaut Ps+ afin d'interdire tout réenclenchement du réseau. La courbe C2 est quant à elle typique d'un arrachement de câble avec sectionnement partiel de The system according to the invention allows a sufficiently precise recording of the variations of the resistance or of the impedance so that calculation means determine the slope of a variation front, for example here the slope p, of the front of the curve C ,. This is compared to at least one determined slope threshold, for example to two thresholds Ps + and Ps-, in order to obtain indications on the existence of damage to a cable, or even indications on the nature of the defect found. . Here, curve C, is typical of a cable cutout with cutting and re-bonding of the cable core in an uncut sheath, as described in the preamble. The sudden increase in the insulation resistance of the network corresponds to the momentary cutting of the core, while the decreasing part of the recorded peak corresponds to the bonding of the cut ends. The system makes it possible to calculate the slope pl and to analyze that it is here greater than the fault threshold Ps + in order to prohibit any reclosing of the network. Curve C2 is typical of a cable cutout with partial cutting of
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la gaine par un outil métallique allant toucher l'âme du câble, tel un marteau piqueur. Il se produit au moment du sectionnement un défaut d'isolement du câble qui se traduit par le passage d'un courant entre la gaine et l'âme, via le tranchant de l'outil. Ce défaut se manifeste par une brusque chute de la résistance, jusqu'à un minimum se situant le plus souvent encore au dessus du seuil d'alarme SA-Iso), de telle sorte que la détection du défaut ne peut se faire de façon classique par l'observation du franchissement de ce seuil. Lorsque l'outil est retiré, la résistance d'isolement du câble remonte rapidement et ne décroît que faiblement par la suite (à cause de la remontée d'humidité entre un conducteur et sa gaine) en restant le plus souvent dans une plage normale pendant au moins quelques jours. De même que dans le cas précédent, le système permet de détecter le défaut en calculant le pente ici négative du front de la courbe C2 puis en analysant qu'elle est inférieure au seuil de défaut Ps-. En option, des moyens d'analyse fournissent des indications sur la nature de l'arrachement de câble, pouvant ainsi aider l'exploitant du réseau dans ses investigations juste après la constatation de l'accident. Les types de courbes C, et C2 ne sont pas limitatifs, et il n'est pas exclu que d'autres types d'arrachement de câble puissent induire des variations éphémères de résistance d'isolement se manifestant par des pentes supérieures en valeur absolue à des seuils de défaut déterminés. the sheath by a metal tool going to touch the core of the cable, such as a jackhammer. At the time of sectioning, a cable insulation fault occurs which results in the passage of a current between the sheath and the core, via the cutting edge of the tool. This defect is manifested by a sudden drop in resistance, to a minimum which is most often still above the SA-Iso alarm threshold), so that the fault cannot be detected in the conventional way by observing the crossing of this threshold. When the tool is removed, the insulation resistance of the cable rises quickly and decreases only slightly thereafter (due to the rise in humidity between a conductor and its sheath), most often remaining within a normal range for at least a few days. As in the previous case, the system makes it possible to detect the fault by calculating the negative slope here of the front of the curve C2 then by analyzing that it is less than the fault threshold Ps-. As an option, analysis means provide information on the nature of the cable pull-out, which can thus help the network operator in his investigations just after the accident has been noted. The types of curves C and C2 are not limiting, and it is not excluded that other types of cable pull-out may induce ephemeral variations in insulation resistance manifested by slopes greater in absolute value than determined fault thresholds.
La figure 5 représente un mode préféré de réalisation selon l'invention, dans lequel la sortie du système 3 diviseur de tension peut être connectée par une commutation de type électronique ou mécanique 6, alternativement à un appareil comparateur de tension 5 ou à un générateur de basse tension continue 2. Ainsi, le système 3 utilisé dans l'invention peut assurer une fonction supplémentaire dans le cadre d'un dispositif global de surveillance et de protection de réseau incluant une fonction de surveillance de défauts de maillage. Ce système 3 permet de renvoyer au comparateur 5 une tension réduite lorsque la conduite est alimentée en moyenne tension, c'est à dire généralement en période nocturne Tl. De façon avantageuse, la cellule 1 utilise un module 7 de contrôle commande numérique (CCN) intégrant les moyens d'enregistrement de la résistance mesurée, et les moyens de calculs et d'analyse décrits dans la présente. Ce module CCN est relié à la commande du contacteur 4 afin de pouvoir interdire la fermeture en cas d'interprétation d'arrachement de câble par lesdits moyens. FIG. 5 represents a preferred embodiment according to the invention, in which the output of the voltage divider system 3 can be connected by an electronic or mechanical type switching 6, alternatively to a voltage comparator device 5 or to a generator continuous low voltage 2. Thus, the system 3 used in the invention can provide an additional function in the context of a global network monitoring and protection device including a monitoring function for mesh faults. This system 3 makes it possible to send back to comparator 5 a reduced voltage when the pipe is supplied with medium voltage, that is to say generally in night time T1. Advantageously, cell 1 uses a module 7 of digital control command (CCN) integrating the means of recording the resistance measured, and the means of calculation and analysis described herein. This CCN module is connected to the control of the contactor 4 in order to be able to prohibit closing in the event of interpretation of cable tearing by said means.
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