Surveillance de câbles. Principes techniques de base et exemples. ESN Bahngeräte GmbH

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1 urveillance de câble Principe technique de bae et exemple EN Bahngeräte GmbH

2 Table de matière Principe de bae de la urveillance de câble 3 Circuit en pont 4 1. Défaut interne entre blindage et conducteur 5 2. Défaut à la terre 5 3. Analye 5 4. Réitance d iolation 6 Exemple 8 Exemple 1: urveillance du câble d alimentation en matière de défaut interne et défaut à la terre (urveillance tandard) 8 Exemple 2: urveillance du câble d alimentation en matière de défaut interne et défaut à la terre, rupture de blindage de câble, raccordement de blindage et câble de liaion 10 Exemple 3: urveillance du câble conducteur de retour en matière de défaut d iolation entre conducteur et blindage aini que blindage et le câble de retour 12 Exemple 4: urveillance du câble de conducteur retour en matière de défaut d iolation entre conducteur et blindage aini que blindage et câble de retour, rupture de blindage de câble, raccordement de blindage et câble de liaion 14 Combinaion en ca de urveillance multiple 16 urveillance de câble d alimentation 16 urveillance du câble conducteur de retour 18 2

3 Principe de bae de la urveillance de câble a urveillance de l iolation de câble effectuée avec le appareil de la ociété EN-Bahngeräte GmbH et baée ur l idée d oberver et d analyer la tenion entre le câble à blindage et de retour / terre (tenion de blindage U Blindage ) par rapport à la tenion conducteur-blindage (U A ). C et la raion pour laquelle il et poible d exercer une urveillance même pour un eul câble avec blindage. Afin de pouvoir meurer la tenion de blindage U Blindage, qui e itue à environ 40 V CC pour une tenion de ligne de contact de U F = 750V CC dan l appareil de urveillance de câble, une réitance terminale de R A = 1,12 M et mie en parallèle de l iolation de conducteur (R Iol-Conducteur-Blindage ) et une réitance 1 terminale = 68 k et mie en parallèle de l iolation de blindage (R IIol-Blindage-Câble Retour ). a réduction de réitance totale aini obtenue permet d atteindre la tenion de blindage U Blindage d environ 40V CC ervant de critère de meure pour le ca de défaut à détecter. ection de câble Câble de retour (terre) Fig. 1 chéma de la contruction de câble Conducteur Iolation conducteurblindage Blindage Iolation blindagecâble de retour Réaliation Conducteur Iolation conducteurblindage R I C I R A Blindage Iolation blindage-câble de retour C IR Câble de retour (terre) Fig. 2 chéma de connexion de ubtitut avec réitance terminale mie en parallèle R A et 1. 1) R : repréente la réitance terminale, indiquée ou cette abréviation dan la totalité du texte et dan le illutration. EN Bahngeräte GmbH 3

4 Circuit en pont e deux connexion en parallèle Tenion de ligne de contact F de réitance d iolation (R I et ) avec le réitance terminale CI (réitance en pont) R A et ont RI interconnectée avec l appareil de meure en pont de Wheattone. R i1 RA U U euil repréente alor la tenion qui et réglée comme tenion de euil pour un câble an défaut entre blindage et câble de retour. Blindage Blindage U F Ri2 U Blindage C IR Fig. 3 Circuit en pont pour la urveillance du câble d alimentation avec le réitance d iolation conducteur-blindage, blindagecâble de retour et le réitance terminale dan le branche de pont Câble de retour R Réitance terminale entre conducteur et blindage Réitance terminale entre blindage et câble de retour Réitance ohmique entre conducteur et blindage Réitance capacitive entre conducteur et blindage Réitance ohmique entre blindage et câble de retour Réitance capacitive entre blindage et câble de retour Réitance interne pont de l appareil de urveillance de câble R A = 1,12 M = 68 k R I RC I RC IR R i1 et R i2 Au lieu de l intrument, c et un amplificateur d opération qui et placé dan l appareil de urveillance de câble avec un euil de répone réglable pour le deux défaut d iolation à urveiller: défaut interne et défaut à la terre. a réitance de pont meurée correpond à la mie en parallèle de réitance d iolation et terminale (R A = 1,12 M entre conducteur et blindage et = 68 k entre blindage et câble de retour). e réitance terminale ont oit intégrée dan l appareil, oit connectée ur le extrémité de câble pour urveiller le blindage. e exemple uivant permettent de démontrer que dan ce ca, le chute de tenion du câble d alimentation ou du câble conducteur de retour ont prie en compte dan la meure et que la qualité de conducteur peut aini être urveillée. e modification au niveau de l iolation et donc de réitance d iolation du câble entre conducteur et blindage influencent la meure de la réitance de pont et indiquent le ca de défaut uivant. 4

5 Défaut interne entre blindage et conducteur En ca de défaut interne, la réitance d iolation conducteur-blindage diminue et par conéquent la tenion de conducteur U A également, ce qui entraîne une augmentation de la tenion de blindage U Blindage : U Blindage > U euil Défaut interne Meage défaut interne 2. Défaut à la terre En ca de défaut à la terre, la réitance d iolation blindage-câble de retour diminue et la tenion de blindage U diminue en rapport: U Blindage > U euil Défaut à la terre Meage défaut à la terre 3. Analye Dan de nombreux ca, l analye et réaliée de telle manière que le en d action «défaut interne» entraîne une mie hor circuit, le en d action «défaut à la terre» eulement un meage et n entraîne pa de mie hor circuit, ce qui laie uffiamment de temp pour rechercher le défaut et l éliminer, an que l intallation ne oit automatiquement mie hor circuit. Appareil de urveillance de câble Type 8531, tenion nominale 750V CC. Cet appareil ne néceite pa de tenion auxiliaire, il peut être branché an unité d affichage. EN Bahngeräte GmbH 5

6 Réitance d iolation a fig. 4 repréente le valeur d iolation R I (conducteur-blindage) et (blindage-câble de retour) par rapport à la tenion de ligne de contact de 750V CC en fonction de la tenion de blindage U Blindage. En ca de tenion de ligne de contact autre que 750V CC, U Blindage U Blindage pour UF (U F = tenion de performance) et naturellement modifié. a valeur de tenion de blindage alor meurée U Blindage pour UF doit être multipliée par le rapport 750V / U F, afin de pouvoir appliquer la courbe graphique normaliée et déterminer le réitance d iolation avec cette tenion de ervice. R I = Iolation conducteur-blindage euil U Blindage à 750V U Blindage à 750V = 750 V U F x U Blindage à UF 100 euil = Iolation blindage-r Fig. 4 e valeur d iolation R I (conducteur-blindage) et (blindagecâble de retour) par rapport à la tenion de blindage U Blindage pour U F = 750V DC de tenion de performance. 6

7 e exemple uivant préentent le différente poibilité de urveiller le câble d alimentation et de conducteur de retour. En fonction de l endroit où le réitance terminale ont montée, le chute de tenion ur le câble d alimentation et de conducteur de retour peuvent être intégrée dan la meure et utiliée pour l analye. Il en et de même pour la urveillance de rupture de blindage. exemple Appareil de urveillance de câble Type 8532 / 8533, tenion nominale 750V CC. Cet appareil néceite une tenion auxiliaire de 1880 V CC, un appareil d affichage peut être branché. EN Bahngeräte GmbH Unité d affichage Type , affichage de la valeur réelle et de la valeur limite pour la réitance conducteur-blindage et blindage-câble de retour. affichage peut être mi en oeuvre uniquement avec de appareil de urveillance de câble de type 8532 /

8 Exemple 1: urveillance du câble d alimentation en matière de défaut interne et à la terre (urveillance tandard) a borne de l appareil de Blindage urveillance et reliée au blindage du câble d alimentation, le réitance terminale R A = 1,12 M et = 68 k ont intégrée dan l appareil de urveillance de câble. R A Câble d alimentation Conducteur igne de contact U F BE BE Câble de conducteur retour Rail de roulement Câble de retour Appareil de urveillance de câble Fig. 5 chéma de principe igne de contact CI R i1 RI U A RA U Ttenion d alimentation Ri2 U Blindage U F C IR Câble de retour Rail de roulement Fig. 6 Circuit équivalent 8

9 Fonctionnement Défaut interne: a réitance d iolation R I entre conducteur et blindage et réduite ou à zéro R I = réduit ou 0 U A réduit U Blindage augmente U Blindage > U euil Défaut interne Meage défaut interne Défaut à la terre: a réitance d iolation entre blindage et câble de retour et réduite ou à zéro = réduit ou 0 U Blindage réduit U Blindage < U euil Défaut à la terre Meage défaut à la terre e perte de tenion, aui bien ur le câble d alimentation que ur le câble conducteur de retour, ont an influence ur la meure Caractéritique: Appareil de urveillance de câble urveille l iolation conducteur-blindage urveille l iolation blindage-câble de retour pa de urveillance de rupture du blindage pa de urveillance du raccordement de blindage et du câble de liaion e réitance terminale pour le appareil de urveillance de type 8531, 8532 et 8533, tenion nominale 750V CC. Diponible avec 68k et 1,12M, aini qu avec différent boîtier pour montage extérieur et intérieur. EN Bahngeräte GmbH 9

10 Exemple 2: urveillance du câble d alimentation en matière de défaut interne, défaut à la terre, rupture du blindage de câble, raccordement de blindage et câble de liaion a borne de l appareil de urveillance et reliée au blindage du câble d alimentation, la réitance terminale R A = 1,12 M n et plu reliée dan l appareil de urveillance de câble mai à l extrémité du câble d alimentation avec le blindage. Il faut malgré tout e le repréenter comme une réitance parallèle au conducteur et au blindage dan le pont de meure. a réitance terminale = 68 k rete entre le blindage et le câble de retour dan l appareil de urveillance. BE BE Câble de retour Appareil de urveillance de câble R i1 Câble d alimentation igne de contact R A 1,12 M Câble de conducteur retour Rail de roulement CI RI U A U Câble d alimentation U F Fig. 7 chéma de principe Blindage igne de contact R A 1,12 M U Tenion d alimentation U F Ri2 U Blindage C IR Câble de retour Rail de roulement Fig. 8 Circuit équivalent 10

11 Fonctionnement Défaut interne: a réitance d iolation R I entre conducteur et blindage et réduite ou à zéro R I = réduit ou 0 U A réduit U Blindage devient plu important U Blindage > U euil Défaut interne Meage défaut interne Défaut à la terre: a réitance d iolation entre blindage et câble de retour et réduite ou à zéro = réduit ou 0 U Blindage réduit U Blindage < U euil Défaut à la terre Meage défaut à la terre Rupture de blindage: En ca de rupture de blindage ou de rupture de câble de raccordement, la réitance de pont augmente entre le conducteur et le blindage avec pour conéquence U A devient plu grand U Blindage plu petit U Blindage < U euil Défaut à la terre Meage défaut à la terre e perte de tenion ur le câble de conducteur retour n ont pa d incidence ur la meure, le perte de tenion ur le câble d alimentation n influencent que faiblement la urveillance. Même en ca de urcharge importante du câble d alimentation ( U Câble d alimentation devient plu grand), la tenion de blindage n augmente pa mai diminue U Blindage < U euil défaut à la terre Caractéritique: Appareil de urveillance de câble urveille l iolation conducteur-blindage urveille l iolation blindage-câble de retour urveille la rupture de blindage urveille le raccordement de blindage et le câble de liaion a répone de la urveillance de rupture n entraîne pa de mie hor circuit de la tenion de ervice mai eulement un meage de défaut à la terre Appareil de contrôle et de réglage pour appareil de urveillance de câble 8531, 8532 et 8533, tenion nominale 750V CC. EN Bahngeräte GmbH 11

12 Exemple 3: urveillance du câble de retour en matière de défaut d iolation entre conducteur et blindage aini qu entre blindage et câble retour a borne de l appareil de urveillance et reliée au blindage du câble de conducteur retour, le réitance terminale R A = 1,12 M et = 68 k retent dan l appareil de urveillance de câble. Du point de vue électrique, le deux ection d iolation, conducteur retour-blindage de conducteur retour et blindage de conducteur retour-câble retour, ont mie en parallèle, le conducteur retour étant relié au câble de retour. BE R A Câble d alimentation igne de contact U F Câble de conducteur retour BE Rail de roulement Câble de retour Appareil de urveillance de câble Fig. 9 chéma de principe igne de contact Il en réulte en conéquence le circuit équivalent uivant. U Tenion d alimentation R i1 Ri2 RA U A U F C IR U chirm R I C I Câble de retour Câble de conducteur retour Rail de roulement Fig. 10 Circuit équivalent 12

13 pécificité de la urveillance de conducteur retour e défaut d iolation blindage-conducteur aui bien que le défaut d iolation blindagecâble retour contituent du point de vue de la technique de meure (à caue de la mie en parallèle de deux ection d iolation) un «défaut à la terre» et entraînent eulement un meage d erreur à la terre et pa de mie hor circuit. Défaut d iolation: ou R I = réduit ou 0 U Blindage réduit U Blindage < U euil Défaut à la terre Meage défaut à la terre e perte de tenion, aui bien ur le câble conducteur retour que ur le câble d alimentation, ont an influence ur la urveillance d iolation. Caractéritique: Appareil de urveillance de câble urveille l iolation conducteur-blindage urveille l iolation blindage-câble de retour pa de urveillance de rupture du blindage pa de urveillance du raccordement de blindage et du câble de liaion e appareil de urveillance de câble peuvent également être fourni pour de tenion nominale plu importante (par ex. 1500V CC et 2400V CC). e appareil fonctionnement avec un module de ditribution externe. EN Bahngeräte GmbH 13

14 Exemple 4: urveillance du câble de conducteur retour en matière de défaut d iolation entre conducteur et blindage aini que blindage et câble de retour, rupture de blindage de câble, raccordement de blindage et câble de liaion a borne de l appareil de urveillance et reliée avec le blindage du câble de conducteur retour. a réitance terminale = 68 k n et plu reliée dan l appareil de urveillance, mai à l extrémité du câble de retour avec le blindage et le conducteur du câble de conducteur retour (ou, ce qui et encore mieux, avec le rail de roulement, i l on veut urveiller également la rupture du câble de liaion). Il faut malgré tout e le repréenter comme une réitance parallèle de deux ection d iolation dorénavant mie en parallèle, conducteur-blindage et blindage-câble retour dan le pont de meure (voir fig.12). e ection d iolation conducteurblindage et blindage- câble retour ont mie en parallèle électriquement, le conducteur étant relié au câble de retour. a réitance terminale = 1,12 k rete entre conducteur et blindage dan l appareil de urveillance. U tenion d alimentation BE BE Câble de retour Appareil de urveillance de câble R i1 Ri2 R A RA Câble d alimentation R I C IR Câble de conducteur retour C I U A U blindage Câble de retour 68k 5 Câble de liaion Fig. 11 chéma de principe U câble de conducteur retour 68k 5 Fig. 12 Circuit équivalent igne de contact U F Rail de roulement igne de contact Rail de roulement U F 14

15 pécificité de la urveillance de conducteur retour e défaut d iolation blindage-conducteur aui bien que le défaut d iolation blindagecâble retour contituent du point de vue de la technique de meure (à caue de la mie en parallèle de deux ection d iolation) un «défaut à la terre» et n entraînent pa de mie hor circuit, mai eulement un meage d erreur à la terre. Défaut d iolation: ou R I = réduit ou 0 U Blindage réduit U Blindage < U euil Défaut à la terre Meage défaut à la terre e perte de tenion ur le câble d alimentation n ont pa d incidence ur la urveillance de l iolation. Perte de tenion ur le câble conducteur retour ( U Câble conducteur retour ) a tenion ur le blindage de câble augmente directement en fonction de la perte de tenion ur le câble de conducteur retour. e contact de ignaliation de l appareil de urveillance de câble réagiant à une tenion de blindage «upérieure à», il et poible de réalier de cette manière une urveillance d éventuelle augmentation de tenion non admiible du câble conducteur de retour par uite d un défaut de matériau. U Blindage > U euil Défaut interne Meage défaut à la terre: U Câble conducteur retour inadmiible ou rupture du blindage, du raccordement de blindage ou du câble de liaion (voir ci-deu). Rupture du blindage, du raccordement de blindage ou du câble de liaion En ca de rupture de blindage ou de rupture de câble de raccordement, la réitance de pont augmente entre le conducteur et le blindage avec pour conéquence U devient plu grand U Blindage > U euil Défaut interne Meage défaut à la terre: U Câble conducteur retour inadmiible ou rupture du blindage, du raccordement de blindage ou du câble de liaion (voir ci-deu). Caractéritique: Appareil de urveillance de câble urveille l iolation conducteur-blindage urveille l iolation blindage-câble de retour i l on utilie un point de jonction éparé urveille la rupture de blindage 1 ur le rail, il et poible de urveiller la urveille le raccordement de blindage et le câble qualité de l enemble de la ection du de liaion 1 conducteur retour depui le rail de roulement juqu à la barre collectrice en urveille l augmentation de tenion par la connexion de conducteur retour (qualité de la connexion) paant par le câble. 1) Pour ce défaut, le contact pour le meage «Défaut interne» et utilié dan l appareil de urveillance de câble, mai dan ce ca, cela ne doit toutefoi pa entraîner de mie hor circuit. EN Bahngeräte GmbH 15

16 Combinaion en ca de urveillance multiple e figure uivante repréentent différente poibilité de connexion du blindage de câble ur l appareil de urveillance de câble. 1. urveillance de câble d alimentation i l on renonce à urveiller la rupture de blindage, il et recommandé de mettre en parallèle le blindage aux deux extrémité i pluieur câble ont poé parallèlement. avantage et qu en ca de rupture d un blindage, l iolation du câble rete pour aini dire urveillée grâce aux connexion mie en place entre le câble. Ca particulier : i l on ne veut pa poer de réitance terminale ur place en ca de nombre impair de câble d alimentation, mai que l on veut abolument le avoir dan l intallation de redreement, il et alor poible de mettre deux blindage de câble en parallèle. Cela ignifie que pour ce deux câble, eule une rupture de deux blindage entraîne un meage de rupture. Blindage Conducteur ver ligne de contact Fig. 1 ver ligne de contact ,12 M Fig. 2 ver ligne de contact Fig. 3 16

17 ver ligne de contact ,12 M Fig. 4 ver ligne de contact ,12 M Fig. 5 ver ligne de contact ,12 M Fig. 6 EN Bahngeräte GmbH 17

18 urveillance du câble de retour Pour le conducteur de retour, par principe, un défaut d iolation, que ce oit entre blindage et câble de retour ou entre blindage et conducteur, entraîne un meage «Défaut à la terre». Ce n et que dan le ca où la poibilité de urveiller la rupture de blindage et le raccordement de la réitance terminale ur le rail de roulement et exploitée qu il et poible de urveiller en plu l augmentation de tenion ur le trajet avec l apparition du meage «Défaut interne». i l on renonce à la urveillance de rupture de blindage, il et recommandé également à ce niveau de connecter enemble le blindage de câble poé parallèlement, pour qu en ca de rupture du blindage d un câble, la urveillance de câble rete pour aini dire aurée par le biai de ce connexion. e figure préentent quelque poibilité de raccordement de blindage avec de nombre de câble pair et impair. Blindage Conducteur Fig k Fig Fig. 3 18

19 k Fig k Fig k Fig. 6 EN Bahngeräte GmbH 19

20 EN Bahngeräte GmbH Mannheim Cochemer traße Mannheim Telefon 49 (0) Telefax 49 (0) vertrieb@en-online.de Bureau de iaion France 50 Avenue d Alace Colmar cedex Tél 33 (0) Fax 33 (0) france@en-online.eu Hela, HN EN_2009_010-fr