CA1084995A - Circuit de controle de l'induction d'un transformateur d'intensite - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un circuit de contrôle de l'induction d'un transformateur d'intensité, destiné à maintenir cette induction en deçà de son niveau de saturation en présence d'un courant primaire ayant une composante asymétrique. Le circuit de contrôle comporte une partie détection reliée au secondaire du transformateur d'intensité pour déceler une augmentation de l'induction dans le transformateur; une charge auxiliaire de forte valeur résistive au secondaire du transformateur; et une partie commutation commandée par la partie détection pour insérer en série avec le secondaire du transformateur cette charge auxiliaire lorsque la polarité de l'onde secondaire devient inverse à la polarité de la composante asymétrique du courant primaire.

Description

La présente invention a trait au contrôle de l'induction présente dans les transformateurs d'intensité et concerne-en parti-culier un circuit de contrôle destiné à maintenir cette induction en deçà du niveau de saturation, par l'insertion contrôlée d'une charge de forte valeur résistive, au secondaire d'un transformateur d'intensité.
La saturation des transformateurs de courant ou d'inten-sité a souvent été l'une des causes principales a l'origine de plusieurs incidents de fonctionnement anormal des systèmes de pro-tection utilisés dans les réseaux de transport de puissance élec-trique.
Ce problème de la saturation dans les transformateurs d'intensité n'est pas nouveau en soi et plusieurs solutions ont été proposées jusqu'ici pour en réduire les effets néfastes. Com-me solution, on note le surdimensionnement du noyau des transfor-mateurs, l'introduction d'entrefer, la réduction des charges rac-cordées au secondaire de ceux-ci, etc. Le surdimensionnement des noyaux et la réduction des charges sont des solutions assez inté-ressantes au niveau technique, mais elles impliquent des coûts considérables de mise en oeuvre. Par contre, l'introduction d'un entrefer élimine bien le phénomene de la rémanence et permet ainsi une meilleure utilisation du fer du noyau, mais la saturation y demeure toutefois toujours possible.
D'autre part, avec l'installation de lignes de transport d'énergie de plus en plus longues, ce problème de la saturation des transformateurs d'intensité prend une importance encore plus considérable en raison de l'augmentation des contantes de temps que la longueur de ces lignes de transport implique. L'augmenta-tion de ces constantes de temps crée, en régime transitoire, une saturation du noyau des transformateurs, augmentée dans le temps, due à la présence d'ondes asymétriques au primaire de ceux-ci, ces ondes, a cause de leur durée et de leur intensité, pouvant alors ~. ' -- 1 -- :

10849gS

affecter la capacit~ du transformateur.
La présente invention préconise donc un circuit de con-trôle capable de contrôler le niveau d'induction d'un transforma-teur d'intensité, de maintenir celui-ci en dec~à de son niveau de saturati.on, et d'augmenter ainsi la plage dynamique linéaire de cette induct;.on, et ce de facon substantielle, tout en palliant ~-aux problèmes de fonctionnement des transformateurs d'intensité
causés par cette saturation.
A cet effet, le circuit de contrôle d'induction selon la présente invention comporte des moyens de détection rattachés au secondaire d'un transformateur d'intensité auquel est reliée une charge nominale, pour déceler la grandeur d'un paramètre courant ou tension correspondant à la valeur de l'induction dans le trans-formateur d'intensité; une charge auxiliaire de forte valeur résis-tive reliée au secondaire du transformateur; et des moyens de com-mutation commandés par lesdits moyens de détection pour insérer en série avec ladite charge nominale, ladite charge auxiliaire, lors-que la polarite du courant traversant les moyens de commutation devient inverse de celle de la composante asymétrique du courant primaire ou secondaire du transformateur d'intensité.
Des formes de réalisation préférée de la présente inven-tion seront ci-après décrites avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: ~
La figure 1 illustre un transformateur d'intensité dont .~. ;
le primaire est raccordé a une ligne de transport d'énergie et le :
seco~daire à une charge nominale; ~.. -la figure 2 montre un circuit équivalent du transforma-teur d'intensité de la figure l;
la figure 3 représente la forme d'onde d'un courant asy-métrique présent au primaire du transformateur d'intensité de lafigure l;

la figure 4 montre la valeur d'induction r~sultant du .

.. . .

courant asymetrique de la figure 3 dans le noyau du transformateur d'intensite;
la figure 5 illustre des formes d'onde de courant, de tension et d'induction avec et sans le circuit de contrôle préco-nise par la prescnte invention;
la figure 6 présente de façon schématique le circuit de contrôle monté sur le secondaire d'un transformateur d'intensite;
la figure 7 montre la partie détection du circuit de contrale de la figure 6;
la figure 8 présente la partie commutation du circuit de contrôle de la figure 6 pour l'insertion d'une charge de forte valeur resistive en serie avec la charge nominale;
la figure 9 illustre des formes d'onde associées au fonctionnement du circuit de contrôle de la figure 6;
la figure 10 montre une autre forme de realisation de la partie detection du circuit de contrôle de la figure 6;
la figure 11 illustre des formes d'onde obtenues lors d'essais sans circuit de contrôle; et la figure 12 illustre des formes d'onde obtenues avec le circuit de contrôle selon la presente invention.
La figure 1 illustre un transformateur d'intensite T
raccorde en serie avec une ligne de transport d'energie ~ travers laquelle circule un courant il qui traverse les Nl tours de l'en-roulement primaire du transformateur T, produisant ainsi une chute de potentiel ul, pour induire une difference de potentiel u2 a travers les N2 tours de l'enroulement secondaire, creant un débit .
de courant I2 à travers la charge C branchée au secondaire du transformateur.
Il est a preciser ici que le fonctionnement d'un trans-formateur d'intensite est essentiellement regi par les mêmes lois fondamentales qu'un transformateur de puissance. Certaines dif-ferences de fonctionnement les en distinguent cependant, par .

exemple le fait que le transformateur d'intensit~ soit branché
en série avec un circuit qui n'est normalement pas affecté par la présence du transformateur. Le primaire du transformateur d'in-tensité, étant de faible impédance, est entièrement traverse par le courant primaire il pour induire au secondaire le courant i2 et la tension u2 de valeur suivante:
u2= a ul i2 = il/a où a = n2/nl Cependant, une étude plus poussée du comportement d'un transformateur d'intensité montre que les relations ci-haut ne sont pas rigoureusement exactes en pratique. Ce comportement est mieux représenté par le circuit électrique équivalent, simplifié, représenté à la figure 2. Dans ce circuit équivalent de la figure

2, la signification des courants, des tensions et des composantes, est la suivante:
il: le courant primaire ramené au secondaire selon le ' rapport de transformation du transformateur d'intensité;
i2: le courant secondaire; ~ ~
io le courant de magnétisation du circuit magnétique; ' Lo l'impédance de la branche magnétisante; ;~
R2: la résistance de l''enroulement secondaire, du ca- ^'~
blage et de la charge;
L2: l'inductance de l'enroulement secondaire, du câbla-ge et de la charge; et u2: la tension au secondaire du transformateur d'inten-sité.
Il est à noter que la valeur de Lo varie selon la per-méabilité du fer, laquelle est déterminée par le niveau d'induc-tion, pour un acier donné.
En régime normal, c'est-à-dire lorsqu'un courant sinu-soidal constant est appliqué au primaire du transformateur d'in-- ~ , . : ' , ::

io84995 tensité, celui-ci ne presente aucun probleme de saturation, car sa structure en permet la transformation. Toutefo.is, en régime tran-sitoire, la forme d'onde du courant primaire il, que le transfor-mateur d'intensité doit transformer adéquatement, est en général composé d'une partie apériodique ou asymé-trique et d'une partie périodique. Dans le pire cas, ce courant qui est illustré a la figure 3, prend la forme suivante:
il = Il le / l - cos~t) où Il : amplitude du courant il ~l constante de temps du réseau primaire;
~: pulsation du courant il, soit 2 1rf En faisant l'hypothèse que Lo est très grand et que L2 est très faible, dans le modèle équivalent de la figure 2, on peut écrire les relations suivantes:
- i U2 -- R2i2 B = l ¦ u2dt où B: Densite de flux dans le noyau du transformateur d'intensité;
A: Section du noyau du transformateur d'intensité.
On obtient alors: .

NA J 2 l On voit donc que la variation de l'induction ou de la densité de flux B dans le noyau du transformateur est proportion- -nelle à l'intégrale de la tension aux bornes de la charge nominale.
Cette variation de l'induction ou de la densite de flux B dans le noyau du transformateur varie comme illustré à la figure 4~ lorsque soumis au courant asymetrique il de la figure 3. L'in- .
duction B peut alors être décrite mathématiquement comme suit:

B 1 2 [ ~2 Jl ~ ( e-t/ r2 - e t/ ~ sin ~t~ -où r2 représente la constante de temps propre du trans-formateur d'intensité.
La relation ci-haut est valide pour r2 7 rl et pour une charge purement résistive, ce qui représente la pire condition de ...
. . . : , . , : ~
: ~ , ., . ,.;.. :. .
. ~

fonctionnement. La constante de temps ~-2 propre du transforma-teur d'intensité possède alors la valeur Lo/R2~
Quoique, à la figure 4, la densité du flux initial est montrée comme étant nulle, cette densit~ peut bien sûr être dif-érente de 0 du à la présence de flux résiduel transitoire ou rémanent.
Se rapportant à la relation ci-haut, on voit que la variation de l'induction dans le noyau du transformateur se fait, sous l'effet d'un courant primaire asymétrique, suivant un régime à double exponentielle. L'amplitude de cette variation dépend de l'amplitude du courant de défaut il au primaire, de la constante de temps du réseau ~1' de la constante de temps propre du trans-formateur d'intensité ~2 et de la valeur de la charge R2, du ;
circuit équivalent de la figure 2. Il est à noter que la repré-sentation de la figure 4 est valide tant et aussi long~emps que la densité du flux B est en decà du niveau de saturation du transformateur. Or, dans certaines conditions d'opération, par exemple lorsque la composante asymétrique du courant primaire est de forte amplitude, la densité de ce flux atteint le niveau de saturation. Le courant secondaire i2 est alors déformé; cette ~;
déformation est due au fait que l'impédance de magnétisation Lo (figure 2) devient très faible lorsque le fer formant le noyau est saturé. On note alors une augmentation substantielle du courant io aux dépens de i2, le courant il n'étant évidemment pas affecté par cet effet de saturation.
Dans l'art antérieur, des efforts pour contrer la satu-ration ont surtout visés à modifier soit la section A des trans-formateurs d'intensité, soit la résistance R2 ou soit le niveau -de flux résiduel de ce transformateur, ces propositions visant es-sentieIlement à limiter l'amplitude de la densité du flux B donné par la re-lation ci-haut, à une valeur inférieure à la valeur de saturation du matériau utilisé, qui est habituellement de l'acier à grains orientés (alliage Fe Si, roulé a froid) qui offre une densité de : . - : .. : . , . - : ,. : . :, ~.
:
..

`-` 108499S

flux a la saturation de l'ordre de 18,000 Gauss.
Par ailleurs, cette étude de l'évolution de l'induction dans un transformateur d'intensité, lors~ue soumis à un courant primaire asymétrique, suggère une métnode de contrôle de 1'induc-tion qui est basee sur le principe de la variation de la résistan-ce de charge raccordée au secondaire, ce principe servant de fon-dement à l'élaboration du circuit de contrôle selon la présente invention. Suivant ce concept, le pr~sent circuit de contrôle fonctionne de sorte à insérer une charge de résistance élev~e en série avec le secondaire du transformateur d'intensité au moment où une asymétrie est détectée dans 1'un des paramètres courant ou tension, c'est-à-dire lorsque la polarité de ce paramatre de-vient inverse à la polarité de la composante asymétrique. Comme nous le verrons lors de la description des figures 6 à 8, l'in-sertion de cette résistance de valeur élevée se fait à l'aide d'un interrupteur p acé en parallèle avec celle-ci. ~ `
La figure 5 illustre graphiquement ce principe, soit un courant primaire il asymétrique dont la composante asymétrique est positive. Le courant il est ici ramené à la même échelle que le secondaire. En l'absence de saturation, le courant i2 est alors identique à il. Ce courant i2, qui circule dans la charge R2 (figure 2), crée à travers celle-ci une tension u2 dont l'inté-grale donne a une constante près la densité du flux induit B.
Il est a noter que sur la figure 5, les traits pointillés repré-sentent les formes d'ondes sans circuit de contrôle de l'induction alors que les traits continus indiquent les formes d'ondes obte-nues avec circuit de controle.
Considérons, en premier lieu, la variation du courant et de l'induction pour la période de temps s'échelonnant entre t = to à t _ tl. Durant cette période, l'induction augmente de façon continue, étant l'intégrale d'une onde positive. Sur dé-tection de l'état d'asymétrie du courant avant I'instant tl et iO8~995 sur insertion d'une résistance R2 de valeur plus grande que R2 a partir de cet instant tl jusqu'a l'instant t2, la tension u2 de tl à t2 sera alors amplifiée par rapport à ce qu'elle aurait été en l'absence de la résistance R2. En cons~quence, l'induction s, étant alors l'intégrale d'une tension négative amplifiée, diminue rapidement dans cet intervalle de tl a t2. Par la suite, a l'instant t2, advenant le retour de l'induction B a un niveau égal au niveau initial ou du moins inférieur a ce qu'il serait en l'absence de la resistance R2, le circuit de contrôle agit de sorte a mettre cette resistance R2 en derivation. Ainsi de t2 à t3, l'induction B étant l'intégrale d'une onde de tension posi-tive, augmente régulierement pour atteindre une valeur supérieure au moment t3 où le courant et la tension deviennent nuls. Aussi, a l'instant t3, alors que le courant ou la tension change de po-larité, la résistance R2 est réinsérée en série avec le secondaire du transformateur; et ainsi de suite jusqu'à ce que la condition d'asymétrie soit entièrement disparue. On voit donc que grâce à
l'insertion contr~lée de la résistance R2, la valeur maximum de l'induction B est limitée et permet de maintenir la densité du flux en deçà du niveau de saturation du noyau du transformateur.
En outre, et comme illustre a la figure 5, des expe-riences ont demontré qu'en réduisant l'excursion de l'amplitude de l'induction dans le noyau par l'insertion contrôlée d'une char-ge R2 de forte valeur résistive, on augmente également la capaci-té du transformateur d'intensité par un facteur de trois à quatre fois en termes de plage dynamique d'induction. Ce fait présente des avantages économiques certains si l'on considère que le coût d'un transformateur d'intensité est directement lié à sa capacité
de transformation en raison de la quantité de matériaux requis pour former la section de son noyau.
La figure 6 illustre un mode de réalisation du circuit de contrôle de l'induction. Ce circuit permet l'insertion ou la ~ - . , .

10~ 995 commutation contrôl~e d'une char~e de forte valeur résistive en série avec le secondaire du transformateur d'intensité. Les fi-gures 7 et 8 representent respectivement la partie détection D et la partie commutation C du circuit de controle de la figure 6.
Comme sch~matiquement représente a la figure 6, le cir-cuit de contrôle comporte une partie détection D montée en dériva-tion sur l'enroulement secondaire du transformateur d'intensité
par les bornes Xl - X2 alors que la partie commutation C est reliée en série avec la résistance de charge R2 et le secondaire du transformateur, le courant i2 dérivé du courant i2 traversant la partie commutation à travers les bornes Yl - Y2 de ce dernier.
La ligne pointillée représentée a la figure 6 illustre le fait que la partie détection du circuit de contrôle en gouverne la partie commutation.
Le circuit détecteur D est constitué d'une inductance L
ayant un facteur de qualité élevé, montée en série avec les bobi-nes de relais respectivement paralleles RA et RB, chacun en série avec une diode DA, DB. Selon la polarité du courant secondaire i2, le courant iB traverse l'une ou l'autre des bobines de relais RA ou R~. ;
Notons que le courant iL circulant dans l'inductance L
a pour expression:
iL = L ¦ u2dt Cette expression du courant iL est donc la même, a une constante pres, que pour B, indiquée antérieurement, en régime normal. En conséquence, une augmentation du courant iL traduit une augmentation de l'intégrale de la tension u2 mesurée aux bornes du transformateur, et, par voie de consequence, une augmentation dans llinduction du transformateur. En relation directe, on a alors:
iL= 1 N.A.B.
Selon l'intensite du courant iL traversant l'une ou . . . . . ~. ~
.: , . .
. .
: .

l'autre des bobines de relais sensibles et rapides RA ou R~, l'un ou l'autre des contacts RAC ou RBC (figure 8) sera fermé pour insérer la résistance R2, de forte valeur résistive, en série avec la résistance de charge R2. La fermeture de l'un ou l'autre des contacts RAC et RBC ne se fera que lorsque le courant iL ou iB
atteindra une certaine valeur de seuil iLT (figure 9) prédétermi-née et correspondant à une induction de seuil BT. La réouverture du contact RAC ou RBC ne s'effectuera que lorsque le courant iL ou iB sera revenu en deçà d'une valeur donn~e iLD qui, en pratique, est de l'ordre de la moitié de celle de iLT. En régime normal, c'est-à-dire en l'absence de courant asymétrique, le courant iL se maintient à une valeur inférieure iLT, de sorte que les contacts RAC et RBC ne sont alors pas actionnés par leurs bobines de relais respectives.
Le circuit commutateur D se présente essentiellement comme un circuit de pont redresseur constitué des diodes Dl, D2, D3 et D4 et à l'intérieur duquel sont montés en parallèle la ré-sistance R2 et un thyristor TR qui est monté en série avec un ensemble de diodes D7. La mise à feu du thyristor TR dépend es-sentiellement de la valeur de la tension UC développée à traversla capacitance C reliée à la gâchette de ce thyristor. En régime normal,le courant ip qui correspond au courant i2 redressé passe par la résistance R2. La tension aux bornes de la résistance R2 augmente alors rapidement avec le courant ipl, égal à ip, de meme que la tension Uc aux bornes du condensateur C du circuit de mise à feu du thyristor TR. Lorsque la tension UC atteint le niveau d'amorcage du thyristor, celui-ci entre en conduction, court-cir-cuitant la résistance R2 dont la tension tombe à une valeur presque nulle. A la fin de chaque demi-alternance, alors que le courant ip approche une valeur nulle, les diodes D7 présentent une impédance élevée en raison de leurs caractéristiques de-non-linéarité de sorte que le courant Ip est dérivé vers la résistance R2, forcant .

~084995 ainsi l'extinction du thyristor TR dont le courant devient infé-rieur au courant necessaire à le maintenir en conduction. A la demi-alternance suivante, la même séquence se répete.
Lorsqu'une asymetrie est detectee, selon la polarité de celle-ci, un des deux contacts RAC ou R~ est ferm~ par la bobine du relai de dctection R~ ou RB, respectivement. La fermeture de l'un de ces contacts, reliés aux diodes D5 et D6, respectivement, a pour effet d'empêcher la tension UC aux bornes du condensateur C d'atteindre le niveau de mise a feu du thyristor lorsque le cou-rant détecté est dans la polarité inverse a la polarité de la com-posante asymétrique du courant i2. Le courant ip circule alors à
travers la résistance R2 pendant toute la demi-alternance, créant aux bornes de R2 une tension élevée qui se traduit par une réduc-tion de l'induction B dans le noyau du transformateur d'intensité.
Le montage de la partie commutation C du circuit de con-trôle en un pont redresseur a double alternance a pour but d'em-pecher que des variations des caractéristiques du thyristor et ~e son circuit d'amorc,age affectent différemment les deux polarités.
En effet, de faibles différences de caractéristiques ou d'impédance vues par les polarités inverses du courant pourraient causer une composante continue de courant de magnétisation suffisant pour amener le transformateur d'intensité en saturation.
Il est à noter que la détection peut également être effectuée a l'aide d'un circuit résistance-condensateur ou encore d'un ensemble incluant un amplificateur opérationnel monté en in-tégrateur ou encore a l'aide d'un circuit susceptible de détecter les différences dans les alternances successives du courant. En effet, suivant le principe de la présente invention, toute asy-métrie d'induction dans le noyau du transformateur peut être déce-lée par l'un ou l'autre des parametres tension ou courant présentsau secondaire de ces transformateurs.

L'utilisation d'un circuit R-C pour la détection du ~084~95 niveau d'induction présente de nombreux avantages techniques et économiques par rapport a l'utilisation de l'inductance L de la !
figure 7 dans la partie detection D du circuit de contrôle. En ~ -effet, la tensisn aux bornes du condensateur du circuit R-C cor-respond alors 3 l'intégralede la tension aux bornes de ce circuit et constitue ainsi une mesure de l'induction.
Toutefois, pour permettre la mesure de l'induction, ce circuit R-C devrait etre raccorde en derivation sur la tension induite au secondaire du transformateur, derrière les impedances de l'enroulement secondaire et du cablage entre le transformateur et le poste ou serait installe le circuit de contr61e. Or, ceci n'est evidemment pas possible, du moins pour ce qui est de la ;
résistance de l'enroulement secondaire.
La figure 10, qui illustre une autre forme de réalisation de la partie détection du circuit de contr61e de la figure 6, reliée au transformateur par les bornes Xl - X2, contourne cette difficul-té en préconisant l'insertion d'une résistance Rs qui permet d'ob-tenir une image de la chute de tension dans les résistances inter-nes et le cablage, désigne par Ri, au secondaire du transformateur de courant. Cette résistance Rs est généralement de faible valeur de sorte a ne pas introduire de charges supplémentaires importantes au secondaire du transformateur. La chute de tension US a travers les bornes de la résistance Rs a pour expression:

us= Rs + Ri D'autre part, le circuit R-C est constitué de la resis- `
tance RCl en serie avec le condensateur Cl, montes en parallele avec la resistance Rs, et du condensateur C2 relié en tandem avec la résistance RC2 a travers lesquels s'établit une chute de tension u2. Les points de jonction de RCl 1 c2 2 trée d'un amplificateur ~P aux bornes duquel s'établit une tension UB. Cette tension uB est proportionnelle a l'induction B dans le noyau du transformateur d'intensité. En effet, pour des frequences .
.
: :

dont la periode est beaucoup plus courte que la constante de temps propre des circuits R-C, on a:
U 1 = R 1 J u dt uc2 RC2C2 J 2 UB = Ucl t Uc2 --- R C J usdt ~ R 2C2 ~ 2 Donc,Cl 1 Rs J u2dt t R lC J U2dt En ajustant les paramètres de ces composantes de sorte : .

à avoir 1 R _ 1 :
RclCl (Rs+ Ri) Rc2 2 on obtient alors:

1 ~ (U2 t u2)dt -- R 2C2 ~ 2 En conséquence, NA B, puisque B = NA J 2 Cette tension uB qui est bien proportionnelle à l'induc-tion B dans le noy~u du transformateur, est ensuite amplifiée dans l'amplificateur AP par un facteur d'environ 100. Le signal de sor-tie amplifié uBA qui est égal à 100 X uB alimente un comparateur CP qui compare cette tension uBA à des niveaux de tension N1 et N2 correspondant à une induction positive ou négative de valeur telle à commander une correction par l'intermédiaire des bobines de re-lais RA ou RB, selon le cas. Ainsi, sur détection d'une tension uBA plus grande que le niveau positif N2, un courant circule dans la bobine de relai RB qui ferme alors son contact RBC du circuit ~ :
commutateur C de la figure 8. De même, si la tension uBA est plus grande en valeur négative que le niveau négatif Nl, le comparateur ~ .

30, alimente la bobine RA qui ferme le contact RAC du circuit commuta-teur C de la figure 8. Il est à noter que le circuit commutateur C utilis~ ici est identique à celui de la figure 8 et possède la . .
. .
, 10~3~9~5 même for,ction, soit l'insertion d'une resistance R2 de forte valeur resistive au secondalre du transformateur. Ce circuit C, en serie avec la charge R2, est relie à la partie detection par les bornes X" - X"
l 2 Dans le montage de la figure 10, une source d'alimenta-tion AL branchée au secondaire du transformateur d'intensité par l'intermediaire des diodes D8 et du transformateur d'intensite au-xiliaire TA, fournit à l'amplificateur AP, au comparateur CP et aux bobines RA et RB la puissance requise à leur fonctionnement.
Comme illustre, la tension apparaissant au secondaire du transfor-mateur TA est d'abord redressée par le pont de diode Dg, ensuite écrêtée par les diodes zener Z, filtrée dans les condensateurs CF
et finalement regularisée par les régulateurs électroniques REG.
Ce montage assure à la partie détection un fonctionnement tout-à-fait autonome, sans recours à une source d'alimentation extérieure.
Les figures ll et 12 illustrent le résultat d'essais sur des transformateurs d'intensité sans circuit de contrôle et avec des circuits de contrôle, respectivement. Il est à noter que le trace des courants il et~i2 a ete effectue sur des echelles differentes. Les transformateurs ont ete soumis à un courant de 1720 A eff. pendant une seconde comportant une composante asyme-trique ayant une constante de temps 90 ms. On voit que les trans-formateurs non-equipes de circuit de contrôle (figure 11) saturent peu après l'apparition du courant de défaut, cette saturation etant definie comme etant l'instant à partir duquel l'erreur ou l'ecart entre les courants primaire ou secondaire atteignait 10%.
Comme illustre à la figure 12, cette erreur est toujours demeuree inferieure à 5% pendant toute la duree de l'essai dans le cas des transformateurs équipes du circuit de contrôle decrit ci-haut, et l'induction B demeure en deçà de la saturation, en ce cas-ci.

En conclusion, l'un des avantages principaux du circuit de contrôle suivant la présente invention réside en une diminution 1~84g~5 substantielle du coût des transformateurs d'intensite surtout uti-lisés sur les lignes de transport d'énergie de très haute puissance.
Un autre avantage marqué est que ce circuit de controle peut faci-lement être installé sur tout transformateur d'intensité déj~ en service et qui sont susceptibles de saturer lors de défauts impor-tants sur ces lignes. Un avantage également non négligeable réside dans le fait que ce circuit de contrôle permet d'elargir de fac,on notable la plage dynamique d'induction des transformateurs d'inten-site grâce à une reduction de l'excursion de l'amplitude de l'in-duction dans le noyau, ce qui en augmente la capacité par unfacteur de 3 ou 4 fois. Cette dernière possibilité presente des avantages economiques accrus puisque le coût du transformateur d'intensite est directement lie a la capacite et donc a la section du noyau en terme de quantite de materiaux ferreux utilises.

,, ,-

Claims (24)

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Circuit de contrôle de l'induction d'un transfor-mateur d'intensité avec charge nominale au secondaire, destiné à
maintenir cette induction en deçà de son niveau de saturation en présence d'un courant primaire ayant une composante asymétrique, comportant:
des moyens de détection reliés au secondaire dudit transformateur d'intensité pour déceler une augmentation de ladi-te induction dans le transformateur;
une charge auxiliaire de forte valeur résistive au secondaire du transformateur; et des moyens de commutation commandés par lesdits moyens de détection pour insérer en série avec le secondaire du transfor-mateur et ladite charge nominale, ladite charge auxiliaire lorsque la polarité du courant traversant lesdits moyens de commutation devient inverse à la polarité de la composante asymétrique du courant primaire.

2. Circuit de contrôle selon la revendication 1, carac-térisé en ce que lesdits moyens de détection sont montés en déri-vation à travers les enroulements secondaires du transformateur de sorte à y déceler une augmentation de tension ou de courant correspondant à une augmentation de l'induction dudit transformateur.

3. Circuit de contrôle selon la revendication 2, carac-térisé en ce que lesdits moyens de détection de l'augmentation de l'induction comportent un ensemble de bobines de relais montées respectivement en parallèle et de sorte à détecter un changement d'intensité du courant secondaire suivant la polarité de ce der-nier.

4. Circuit de contrôle selon la revendication 3, ca-ractérisé en ce que une inductance est reliée en série avec l'en-semble des bobines de relais parallèles.

5. Circuit de contrôle selon la revendication 4, carac-térisé en ce que chaque bobine de relais dudit ensemble commande un contact respectif pour permettre l'insertion de ladite charge auxiliaire en série avec le secondaire du transformateur sur dé-tection par la bobine de relais de courants dépassant un seuil d'intensité prédéterminé.

6. Circuit de contrôle selon la revendication 5, ca-ractérisé en ce que lesdits moyens de commutation comportent un élément commutateur semi-conducteur à gâchette de contrôle, mon-té en parallèle avec ladite charge auxiliaire et relié à chacun des contacts desdites bobines de relais de sorte à insérer ladite charge auxiliaire en série avec le secondaire du transformateur lorsqu'un des contacts est fermé et à mettre ladite charge auxi-liaire en court-circuit lorsque les contacts sont ouverts.

7. Circuit de contrôle selon la revendication 6, ca-ractérisé en ce que une capacitance est insérée entre la gâchette dudit élément commutateur et ladite charge auxiliaire.

8. Circuit de contrôle selon la revendication 7, ca-ractérisé en ce que ladite charge auxiliaire, ledit élément commu-tateur et ladite capacitance sont montés à l'intérieur d'un pont de diodes.

9. Circuit de contrôle destiné à maintenir l'induc-tion d'un transformateur d'intensité à un niveau en deçà de son niveau de saturation, en présence d'un courant primaire ayant une composante asymétrique, comportant un ensemble de détection monté en dérivation au secon-daire dudit transformateur poux déceler une augmentation du cou-rant d'intensité ou une tension correspondante à l'induction dudit transformateur;
une charge auxiliaire de forte valeur résistive;
un pont de diodes relié en série avec le secondaire du-dit transformateur d'intensité et à l'intérieur duquel est montée ladite charge auxiliaire;
un élément à conduction contrôlée monté en parallèle avec ladite charge auxiliaire, à l'intérieur dudit pont de diodes;
un ensemble de commutation commandé par ledit ensemble de détection pour contrôler la conduction dudit élément de conduc-tion de sorte à relier ladite charge auxiliaire en série avec le secondaire du transformateur lorsque la polarité du courant induit devient inverse à la polarité de la composante asymétrique dudit courant primaire.

10. Circuit de contrôle selon la revendication 9, carac-térisé en ce que l'ensemble de détection comporte une inductance reliée en série avec des éléments détecteurs de courant, montés respectivement en parallèle, ces détecteurs de courant actionnant chacun un des éléments commutateurs lorsque la valeur du courant traversant ladite inductance dépasse un seuil d'intensité prédé-terminée.

11. Circuit de contrôle selon la revendication 10, dans lequel lesdits éléments de détection comprennent des bobines de relais et lesdits éléments commutateurs sont leurs contacts res-pectifs.

12. Circuit de contrôle selon la revendication 10, dans lequel ledit élément de conduction est un thyristor dont la gâ-chette est reliée, d'une part, aux éléments commutateurs et, d'autre part, à un diviseur de tension monte en parallèle avec ladite charge auxiliaire.

13. Circuit de contrôle selon la revendication 9, 10 ou 12, caractérisé en ce que lesdits éléments commutateurs sont montés en dérivation sur ledit pont de diodes et chaque élément commutateur comporte une diode en série avec ce dernier.

14. Circuit de contrôle de l'induction d'un transforma-teur d'intensité destiné à maintenir cette induction en deçà de son niveau de saturation, en présence d'un courant primaire ayant une composante asymétrique, comportant une partie détection montée en dérivation à travers le secondaire dudit transformateur d'intensité, et incluant une induc-tance et deux détecteurs d'intensité reliés en parallèle entre eux et en série avec ladite inductance, chaque détecteur étant relié en série avec une diode de sorte à permettre la circulation d'un cou-rant secondaire à travers l'un ou l'autre des détecteurs et de l'inductance;
une charge de forte valeur résistive; et une partie commutation reliée en série avec le secondaire dudit transformateur d'intensité et incluant un pont de diodes, un élément à conduction contrôlée comportant une gâchette et relié en parallèle avec ladite charge et un diviseur de tension monté en parallèle avec ladite charge et incluant une capacitance connectée à ladite gâchette; ledit élément à conduction contrôlée, ladite charge et ledit diviseur de tension étant montés à l'intérieur du-dit pont de diodes; ladite partie détection comportant en outre deux éléments de commutation chacun commandé par un desdits commu-tateurs de la partie détection, les éléments de commutation étant reliés à la gâchette dudit élément de conduction contrôlée et à la-dite capacitance, de sorte à insérer en série avec le secondaire dudit transformateur d'intensité ladite charge sur détection d'un courant dépassant un seuil prédéterminé, par ladite partie détec-tion, et au moment où la polarité du courant induit devient inverse de la polarité de ladite composante asymétrique du courant primaire.

15. Circuit de contrôle selon la revendication 14, dans lequel les détecteurs sont des bobines de relais et les élé-ments de commutation comprennent des contacts associés à ces bobines de relais.

16. Circuit de contrôle selon la revendication 14, dans lequel ledit élément à conduction contrôlée est un thyristor.

17. Circuit de contrôle selon la revendication 16, dans lequel des diodes sont reliées en série avec ledit thyristor.

18. Circuit de contrôle de l'induction d'un transfor-mateur d'intensité, destiné à maintenir l'induction en deçà de son niveau de saturation en présence d'un courant primaire ayant une composante asymétrique, comportant:
des moyens de détection reliés au secondaire dudit trans-formateur d'intensité pour déceler une augmentation de ladite induc-tion dans le transformateur, lesdits moyens de détection incluant des moyens de formation d'une tension proportionnelle à ladite induction et des moyens de comparaison de ladite tension propor-tionnelle à des niveaux de tension de seuil prédéterminés;
une charge auxiliaire de forte valeur résistive au se-condaire du transformateur; et des moyens de commutation commandés par lesdits moyens de détection pour insérer en série avec le secondaire du transfor-mateur ladite charge auxiliaire lorsque ladite tension proportion-nelle dépasse en valeur lesdites tensions de seuil desdits moyens de comparaison.

19. Circuit de contrôle selon la revendication 18, caractérisé en ce que lesdits moyens de formation d'une tension proportionnelle comportent un ensemble intégrateur relié à un élément de faible valeur résistive monté en série avec le secon-daire dudit transformateur, et un amplificateur relié à l'ensemble intégrateur pour amplifier ladite tension proportionnelle à ladite induction.

20. Circuit de contrôle selon la revendication 18, comportant en outre des bobines de relais reliées à la sortie des-dits moyens comparateur et mises séparément en fonctionnement lorsque ladite tension proportionnelle dépasse lesdites tensions de seuil prédéterminées, lesdites bobines commandant lesdits moyens de commutation pour l'insertion de ladite charge auxiliaire en série avec le secondaire du transformateur.

21. Circuit de contrôle selon la revendication 20, caractérisé en ce que chaque bobine de relais commande un contact respectif, et en ce que lesdits moyens de commutation comportent un élément commutateur à gachette de contrôle, monté en parallèle avec ladite charge auxiliaire et relié à chacun des contacts des-dites bobines de relais de sorte à insérer ladite charge auxiliaire en série avec le secondaire du transformateur lorsqu'un des con-tacts est fermé et à mettre ladite charge auxiliaire en court-circuit lorsque les contacts sont ouverts.

22. Circuit de contrôle selon la revendication 21, caractérisé en ce que ladite charge auxiliaire et ledit élément commutateur sont montés à l'interieur d'un pont de diodes.

23. Circuit de contrôle selon la revendication 18, comportant en outre une source d'alimentation en puissance desdits moyens de détection, ce circuit d'alimentation étant relié en série avec le secondaire dudit transformateur.

24. Circuit de contrôle selon la revendication 22, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation inclue des moyens de régulation de la puissance fournie auxdits moyens de détection.