EuroWire March 2017

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Article technique
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Principe de la méthode
de mesure
La méthode TDR décrite diffère de la
méthode classique connue. Alors que la
méthode TDR classique est appliquée
après la manifestation du défaut, cette
méthode surveille en permanence le
système des câbles et analyse les signaux
générés par la décharge disruptive
elle-même. Cela signifie que le système
de mesure doit être connecté pendant
la totalité du test du câble ou pendant
l’entière période d’exploitation de ce
dernier. Les mesures répétées ne peuvent
être effectuées que lorsqu’une source
HT séparée est utilisée pour les essais.
La tension d’essai appliquée peut être
augmentée jusqu’à un certain niveau de
tension pour provoquer une décharge
disruptive additionnelle.
Une comparaison des deux méthodes de
mesure TDR è illustrée au Tableau 1 .
Un avantage de la méthode en ligne est
l’absence de réflexions de l’extrémité
éloignée. La décharge disruptive provoque
une très faible impédance dans la position
où elle est générée, c’est pourquoi les
signaux sont réfléchis à partir de ce point.
Un schéma simplifié pour les mesures en
ligne est illustré à la Figure 1.
La mesure sur les deux extrémités du
câble avec deux dispositifs de mesure
améliore la précision de la localisation
des défauts. La faisabilité de cette option
dépend bien entendu de la configuration
du système des câbles d’alimentation et
de l’accès aux extrémités des câbles. Par
conséquent, cette option n’est pas encore
prise en considération dans les essais
expérimentaux.
Considérations
théoriques et
simulation
La physique des câbles et leur
comportement sont très complexes et ont
été largement discutés dans la littérature.
Ils ne seront pas répétés dans le présent
article (pour l’exemple de référence voir[4]).
Seules deux équations de base sont
nécessaires ici:
Lors de l’utilisation de ce type de méthode
TDR, la connaissance exacte de la vitesse
de propagation v détermine la précision
de la position du défaut (elle diffère de
la mesure TDR pour la localisation de
la panne de décharge partielle (PD) où
seule la relation temporelle des réflexions
détermine la précision). Par conséquent, il
faut connaître exactement cette vitesse de
propagation pour la déterminer à l’avance.
Lorsque les paramètres L’ et C’ du câble
sont bien connus, il est possible de
calculer la vitesse de propagation par
l’Équation 1. Toutefois, et si cela est
possible, il faudrait effectuer une mesure
initiale de la vitesse de propagation pour
chaque câble mis en service.
La situation change lorsque les signaux
TDR sont mesurés sur les deux extrémités
du câble. Par conséquent, il n’est pas
nécessaire de connaître la vitesse (comme
dans le cas de la localisation des défauts
dus aux décharges partielles) et la
localisation des défauts peut être calculée
comme suit:
où Tx et Ty représentent la propagation
du signal mesurée aux deux extrémités
du câble. Bien entendu, le calcul avec la
vitesse de propagation connue est encore
valable et les mesures peuvent être
vérifiées à condition que soit également
connue la longueur du câble droit.
Le circuit d’essai a été simulé avec le
système OrCAD PSpice et est basé sur les
paramètres de câbles réels[5]. Cela permet
de simuler la propagation du signal dans
des câbles très longs et la distorsion du
signal par le circuit de mesure à l’extrémité
du câble.
La simulation a été réalisée sur un câble
ayant une longueur de 100km et une
vitesse de propagation de 171,25m/μs.
La panne a été simulée à une distance de
83km de l’extrémité du câble auquel le
circuit de mesure était connecté.
Le résultat de la simulation illustrée à la
Figure 3 montre un temps T = 970μs et avec
la vitesse v précitée, la distance jusqu’au
défaut est lx = 83,06km. La déviation
négligeable par rapport à la valeur de
référence est le résultat d’une mesure du
temps légèrement inexacte des résultats
de la simulation.
Équipements de mesure
Le circuit de mesure comprend deux
composants principaux: le diviseur HV et
l’enregistreur de transitoires. Alors que
les signaux des mesures sur les câbles CA
et CC ne sont mesurés qu’au moyen d’un
seul type d’enregistreur de transitoires, en
ce qui concerne les applications CA et CC
plusieurs diviseurs sont utilisés.
Un diviseur HT capacitif est de préférence
utilisé pour effectuer les mesures sur
les câbles CA. Les câbles CC exigent un
diviseur à large bande avec un bras résistif
pour obtenir la caractéristique de réponse
requise.
Cette caractéristique de réponse est
également essentielle lorsqu’on utilise
d’autres appareils de mesure de tension
pour les mesures TDR en ligne, comme
par exemple les transformateurs de
mesure qui sont installés dans les réseaux
électriques. Leur capacité doit être encore
démontrée.
L’activation du traitement du signal est
également essentielle pour la qualité et la
précision de la mesure.
Capacité
vers la terre
Source HT,
CA/CC
▲ ▲ Figure 1: Circuit principal pour la localisation des
défauts en ligne
Équation 1
Équation 2
Équation 3
▼ ▼ Figure 2: Circuit simulé
▼
▼ Figure 3: Résultats de la simulation
DiviseurHT