EuroWire March 2017

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Article technique
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Tant la simulation que les expériences ont
confirmé qu’un simple déclenchement sur
le front est suffisant pour les systèmes de
câbles à courant continu.
Sur les systèmes de câbles à courant
alternatif, la tension d’exploitation elle-
même empêche ce simple déclenchement
sur le front.
Un dispositif de détection des charges
disruptives très rapide pour activer le
traitement du signal est donc réalisé.
Les composants requis de l’enregistreur
de transitoires dépendent du fait que ce
dernier puisse être utilisé pour l’essai ou le
contrôle des câbles.
L’enregistreur pour le test du câble est un
petit dispositif enfichable qui fonctionne
grâce à son propre PC ou à celui du
système d’essai HT informatisé. I Il contient
principalement le matériel requis pour la
mesure (Figure 4).
L’enregistreur pour la surveillance des
câbles est un dispositif autonome robuste
et de petites dimensions. Outre le matériel
de mesure, il contient un PC avec un
logiciel spécialement prévu à cet effet.
Ce PC fonctionne continuellement au
fil des années, il peut être redémarré et
actionné au moyen d’une commande à
distance, et il doit être alimenté par un API
en cas de panne des câbles (Figure 4).
Essais expérimentaux
Des mesures pratiques sur différents
échantillons de câbles ont été réalisées
pour démontrer le principe de mesure et
les résultats de la simulation.
Ainsi, les échantillons des câbles CA ou
CC ont été enroulés sur des tambours de
câble ou des plaques tournantes.
Câble CA (XLPE, 20kV)
La configuration de l’essai consistait en
deux câbles MT reliés entre eux en série
et de longueurs de câble légèrement
différentes (Figure 5).
Paramètres:
• Câble 1:
758m
• Câble 2:
708m
• Paramètres additionnels:
non connus
• Tension CA:
jusqu’à 10kV, 50Hz, raccordée à
l’extrémité proche du câble 1 (voir la
Figure 1 et la Figure 6)
• Instruments de mesure:
enregistreur de transitoires pour la
localisation de défauts, diviseur large
bande (résistif-capacitif), diviseur haute
tension CA (non amorti, capacitif)
La décharge disruptive simulée a été
générée en utilisant un éclateur (Figure 5)
qui a été installé à l’extrémité éloignée de
la longueur totale du câble ou au point
de connexion entre les deux câbles. La
tension a été augmentée jusqu’à 10kVrms
et jusqu’au démarrage de l’éclateur. Le
signal résultant des ondes progressives a
été enregistré.
Les signaux ont été prélevés du circuit
HT à l’aide d’un diviseur large bande
résistif-capacitif (pour les mesures de
référence) ou d’un diviseur HT CA capacitif
non-amortii du type WCF[6] (Figure 6).
La sortie du diviseur HT a été reliée à
l’enregistreur de transitoires par un
câble de mesure coaxial. La mesure de
référence avec le diviseur large bande
est indiquée à la Figure 7. Ainsi le canal
1 (Ch1, bleu) montre les réflexions du
signal lorsque l’éclateur est connecté à
l’extrémité éloignée des deux câbles et le
canal 2 (Ch2, rouge) indique les réflexions
du signal lorsque l’éclateur est branché au
point de connexion entre les câbles.
Le diagramme supérieur représente
l’enregistrement complet du signal pour
environ 300μs. Le diagramme central
montre la première et la deuxième
réflexion agrandies. Le diagramme
inférieur illustre les courbes différenciées
avec le canal Ch11 en relation avec Ch1
et Ch12 en relation avec Ch2. À partir de
cette mesure, la vitesse de propagation
est déterminée pour Ch1 selon l’Équation 2
sur la base de T = 17,0μs avec v = 172,5m/
µs. À ce point, la valeur Tx = 8,79μs de
Ch2 indique exactement la longueur de
l’échantillon de câble de 758m.
En supposant une inexactitude de ±0,2μs
pour l’évaluation du temps aussi bien pour
la longueur totale que pour la longueur
partielle, on peut estimer que la panne
se produit dans les longueurs de câble
suivantes. Sur la base de la longueur du
câble établie de 758m, l’écart maximal est
de 11m, soit 0,75% de la longueur totale
du câble.
En outre, le signal mesuré présente
un déclin significatif qui dérive de
l’amortissement du câble lui-même et de
sa dispersion.
La comparaison entre les formes d’onde
dans les canaux Ch1 et Ch2 montre que les
pertes par réflexion constituent également
une partie substantielle des pertes à
travers le câble, puisque la diminution
de tension en fonction du nombre de
réflexions est plus ou moins constante.
▼
▼ Figure 4: Modèles 3D d’enregistreurs de transitoires
pour les tests de câbles (à gauche) et pour la
surveillance de câbles (à droite)
▼ ▼ Figure 5: Câble CA avec éclateur (détail)
▼
▼ Figure 6: Source CA et diviseur HT
▲ ▲ Figure 7: Mesure avec diviseur large bande ▲ ▲ Figure 8: Mesure avec diviseur type WCF, sans
amortissement