TRIDELTA Überspannungsableiter GmbH

TRIDELTA Überspannungsableiter GmbH
Ein Unternehmen der Tridelta Gruppe
1349.8-01 MI(Fr)
Edition 03/2005 Page 1
Dispositif de diagnostic pour l’évaluation de l’état de fonctionnement
des parafoudres à oxyde métallique
1 Introduction
Les éclateurs ou compteurs de décharge utilisés jusqu’ici, permettent seulement l’évaluation
conditionnelle de l’état de fonctionnement des parafoudres. Partant des études connues et de
nos propres recherches concernant le tenue en service des parafoudres, un dispositif de dia-
gnostic a été développé qui remplit les exigences suivantes:
– saisie des données de diagnostic sans interruption du fonctionnement
– aucune modification de la structure interne du parafoudre, pas de traversées supplémentai-
res nécessaires
– analyse de l’état de fonctionnement du parafoudre exclusivement par l’analyse du courant
de fuite.
2 Critères de l’évaluation des parafoudre
La tension de service permanente est à l’origine d’un courant de fuite continu aux parafoudres
sans éclateur (parafoudres à oxyde métallique). Pendant qu’il s’agit de la tension permanente
Uc, la composante capacitive domine (plage mA), au cas des augmentations temporaires de la
tension ou procédés de décharge, la composante résistive prédomine (A jusqu’au kA). Si à
cause de la surcharge et/ou du vieillissement des varistances d’oxyde métallique un courant
de fuite résistif provoque une telle quantité de chaleur qu’elle n’est plus évacuée par la sur-
face du parafoudre, le parafoudre sera détruit (thermal runaway).
Au cours du temps de fonctionnement du parafoudre, des problèmes suivants peuvent appa-
raître :
– charges de courant d’haute amplitude fréquentes ou processus de décharge à haute énergie
provoquent des modifications irréversibles de la courbe caractéristique de la varistance
(dégradation). Cela a pour conséquence l’augmentation du courant de fuite du parafoudre.
– la modification de la distribution du potentiel par pollution externe peut augmenter les
pertes en puissance dissipée dans la pile des varistances du parafoudre à oxyde métallique.
L’augmentation de la température des varistances est une conséquence du courant de fuite
élevé et de l’augmentation des pertes en puissance dissipée causés par des telles conditions de
service.

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Par les raison mentionnées il est utile d’évaluer l’état du parafoudre au cours de son fonction-
nement. Comme critère d’évaluation se propose le courant de fuite avec sa composante capa-
citive et résistive. Dans le résultat des études menées (Fig. 1) des critères suivantes peuvent
être déduits:
– dans la zone qui intéresse, la 3ème harmonique du courant de fuite est presque proportion-
nelle à sa composante résistive. Par cela on dispose d’un critère d’évaluation suffisant
pour les parafoudres à oxyde métallique (MOA) parce que la partie résistive du courant de
fuite conduit au réchauffement de l’oxyde métallique par la charge de tension.
– Indépendamment de l’évaluation de la 3ème harmonique du courant de fuite, l’état du para-
foudre peut être déterminé par la relation entre valeur crête et valeur effective (facteur
Crest) du courant de fuite. A cause de la partie descendante dans la zone de la tension
permanente du parafoudre (Uc) ce critère n’est pas si sur à utiliser comme la 3ème harmoni-
que, mais il en est un bon complément.
– En plus la forme d’onde du courant peut être observée par un oscilloscope et comparée
avec des figures de référence.
Fig. 1: Analyse du courant de fuite à 2 varistances à oxyde métallique

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Pour cette raison on peut déterminer des caractéristiques suivantes du parafoudre avec le dis-
positif de diagnostic:
– valeur effective
– valeur crête
– 3ème harmonique
– forme d’onde
Pour assurer que les résultats de l’analyse du courant de fuite sont fiables il faut prendre en
considération que le courant de fuite est déterminé de manière essentielle par les facteurs sui-
vantes (Fig. 2):
– type du parafoudre (type à varistances, construction spécifique)
– relation tension de service - tension permanente Uc
– capacités parasitaires vers la terre et envers des composants voisins
– température ambiante et rayonnement solaire direct
– pollution de la surface du parafoudre
Capacité de la varistance
Non-linéarité de la varistance
Pollution extérieure conductrice de la
surface de l’enveloppe
Arcs électriques partiels
Capacités parasitaires
Adaptateur à pince
Fig. 2: Facteurs d’influence à l’analyse du courant de fuite

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3 Principe de fonctionnement du dispositif de diagnostic
Le dispositif de diagnostic est composé d’un transformateur de courant à flux compensé
(Fig. 4) et d’une unité du traitement des signaux avec indicateur (Fig. 3).
Comme montré par le schéma de principe (Fig. 4), le courant Ip par l’enroulement primaire
(connexion terre avec Np = 1) cause un flux magnétique Φp au tore magnétique. A l’aide de
l’amplificateur opérationnel le courant est conduit par l’enroulement compensatoire Ns qui
provoque au tore magnétique le contre-flux Φs. La différence de flux induit dans
l’enroulement indicateur Ni une tension Ejj, qui dirige le courant de compensation Is de ma-
nière que la différence de flux est minimisée.
La chute du potentiel sur la résistance de mesure Rm, directement proportionnel au courant Ip
dans sa valeur et sa phase, est transmise au traitement de signaux situé en aval (amplificateur,
filtre, redresseur).
1 connexion au pince-adaptateur/
indicateur
2 amplificateur
3 analyse spectrale
4 mesure valeur crête
5 mesure valeur effective
6 batterie
7 commutateur sélectif
8 affichage
Fig. 3: Unité de traitement de signaux avec affichage

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V amplificateur
Np enroulement primaire
Ns enroulement de compensation
Ni enroulement indicateur
Eii tension induit à l’enroulement
indicateur
Uv tension de sortie de l’amplificateur
Um tension proportionnel au courant
primaire
Φ flux magnétique au tore
Ip courant primaire (courant de fuite)
Is courant de compensation
()
()
()
σ
⋅=
⋅⋅⋅ω
+
−
=
=
=
⋅⋅=Φ
Φ−Φ⋅ω−=
⋅=
−
−=−
m
p
Li
ms
s
m
p
m
p
i
L
sp
i
ii
ii
v
smv
i
R
I
ANvj
RR
N
R
IU :suit
terredeconnexion 1N:et
oncompensati0E:et
NIA:et
NjE:et
EvU: avec
UUUE: mailles des Lois
Fig. 4: Transformateur de courant à compensation de flux