Localisation Des Defauts Sur Cables Multipaires (13805) [PDF]

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LOCALISATION DES DEFAUTS SUR CABLES MULTIPAIRES Spécialité : Réseaux d’Accès

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Localisation des défauts

Population concernée : Techniciens des télécommunications

Objectifs du cours :

Etre capable de réaliser les essais et mesures sur câbles multi paires à l’aide des appareils appropriés.

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LOCALISATION DES DEFAUTS L’objectif de ce module est d’être capable de :  Détecter les différents types de défauts pouvant affecter les câbles multi paires  Localiser le plus précisément possible un défaut d’un câble multi paire quel que soit la technique de pose :  Câble aérien  Câble enterré  Câble en conduite

Les dérangements  Les plus nombreux et les plus graves dérangements qui affectent le réseau des câbles proviennent de défauts d’étanchéité d’enveloppe et se caractérisent souvent par des baisses d’isolement entre conducteurs ou entre un conducteur et l’enveloppe. Les dérangements sont souvent dus soit :  A un défaut de mise en œuvre ;  A des causes accidentelles (travaux, rongeur, chasse, foudre…) ;  A la corrosion.  Les moins graves dérangements sont généralement les fils coupés, boucle défauts de connexion

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Détection  C’est le bilan du câble préalable à la localisation. La détection consiste à faire des essais pour :  Situer le défaut, soit en transport, soit en distribution  Déterminer la nature précise du défaut, et de procéder à la sélection des fils qui permettront d’effectuer une mesure de localisation dans les meilleures conditions possibles.  Il est recommandé d’enlever les paires surtensions, s’il y a lieu

Essais Il convient d’effectuer les différents essais suivants sur les paires, à partir des deux extrémités accessibles du câble (tètes au RP, SR, PC…). Les essais à effectuer sont les suivants :        

Vérifier l’absence de tension entre fils et entre fils et écran relié à la terre. Continuité Déséquilibre de résistance Résistance d’isolement et mélange Rigidité diélectrique Diaphonie Symétrie Régularité d’impédance

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Vérifier de mélange ou de boucle  Mélange : Quand deux fils conducteurs ou plus de paires différentes, sont en contact  Boucle : Quand deux fils conducteurs de la même paire sont en contact Mélange

Boucle

Essai de continuité  Faire isoler l’extrémité  Mettre les fils à tester à la terre  Brancher un cordon de l’ohmmètre sur le 1er fil de la paire et l’autre cordon à la terre ;  L’aiguille dévie sur l’ohmmètre : le fil n’est pas coupé  L’aiguille ne dévie pas : le fil est coupé La continuité doit être toutefois assortie d’une absence de  Croisement : entre fils de la même paire (ce qui ne provoque pas de défaut de transmission).  Dé pairage : une quarte est dite simplement dépairé lorsqu’en un point l’un des fils d’une paire est raccordé à l’un des fils de l’autre de l’autre paire de cette quarte.  Dé quartage : un fil ou une partie et raccordée sur un fil ou une paire d’une autre quarte

NB : le redressement d’un dé pairage ou d’un dé quartage à un second joint (double dé pairage ou double dé quartage) provoque un grave défaut de transmission aisément réparable

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ESSAI DE RESISTANCE D’ISOLEMENT AU MEGOHMMETRE La résistance d’isolement mesurée sous une d.d.p de 500 volts en courant continu entre un conducteur quelconque d’une part et tous les autre conducteurs réunis et l’enveloppe métallique (ou la barrière alupe) et la terre d’autre part, doit : Câbles remplis

Câbles non remplis

L2km

R(MΩ) x L (km)>1500

R(MΩ) x L (km) >2000

La lecture est faite après une minute d’application de la tension. Sur les câbles existants, on tolère des valeurs « moitié » de celle-ci Exemple :

câble de longueur = 5,5 km Résistance mesurée = 800 Mégohms Produit de la résistance mesurée par la longueur = 800 x 5,5 = 4 400 Cette valeur supérieure à 2000 répond à la question

LOCALISATION  La localisation consiste à faire des mesures donnant la distance du défaut  Pour intervenir, il faudrait reporter cette distance sur le terrain  Pour les câbles en conduites, ce report, en règle générale, ne présente pas de difficultés.  Par contre, pour les câbles enterrés, il conviendra d’être très prudent afin d’éviter l’ouverture de fouilles importantes entraînant une perte de temps et une dépense inutile.  Dans tous les cas, une bonne localisation nécessite une documentation précise et fiable ; aussi, toute intervention sur un câble doit y être reportée pour mise à jour

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Choix de la méthode de localisation Les précisions fournies par les essais permettront de choisir la (ou les) méthode(s) de localisation en se reportant au tableau suivant : METHODE DE MESURE

ECHOMETRE

PONT DE WHEATSTONE

TYPE DE DEFAUT

Fil coupé

Vérification de la réparation  Une fois la réparation terminée, il faut s’assurer qu’aucun défaut ne subsiste  Procéder comme pour le bilan du câble aux essais électriques avant la fermeture des manchons, ce qui, dans certains cas, peut éviter la réouverture de ceux-ci

 Ne pas oublier de noter sur la documentation toutes les indications propres à la réparation : situation et nature.

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LOCALISATION DES DEFAUTS AU PONT Appareils de mesure  Les ponts de mesures les plus utilisés pour la recherche des défauts d’isolement ou mélange fonctionnement sur le principe du pont de Wheatstone  Les appareils permettaient de trouver la résistance du fil mauvais entre l’opérateur et le défaut. A partir de là, il fallait calculer la distance du défaut.  Les appareils tels que :  Le Vis pont donne directement la distance du défaut en pourcentage de la longueur totale de la ligne. Il permet de localiser tous les défauts d’isolement et de coupure.  Le Mini palm plus récent et généralement programmable, il est plus précis et plus complet que le Vis pont. L’opérateur rentre les données nécessaires et la distance du défaut peut être obtenue directement en mètres ou en pourcentage de la longueur totale de la ligne.

Localisation des défauts d’isolement et de mélange Principe

Le montage ci-contre permet en courant continu en courant continu, d’effectuer des mesures de résistance. A l’équilibre, c’est-à-dire, lorsqu’à l’aide de la résistance variable R, on arrive à ce qu’il ne passe plus de courant dans le galvanomètre G, On a la relation :

𝑅1 𝑅2

=

𝑟 𝑅

soit

une valeur cherchée égale à r = R.

𝑅1 𝑅2

Ce type de montage est utilisé pour localiser les défauts d’isolement et de mélange. Cous défauts sur câble_lare bagani_2018

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Calcul de la résistance du fil mauvais (méthode de 3 boucles)  Le calcul de la distance du défaut nécessite la connaissance de la résistance du fil mauvais Rm. Sur les câbles en conduite ou en aérien, on pourra généralement retenir comme valeur de Rm la demi-résistance de boucle. Par contre, sur les câbles enterrés, il convient d’utiliser la méthode des 3 boucles associant au fil mauvais deux fils sains de résistance respective RS1 et RS2.  A, B, C symbolisent les valeurs des 3 résistances de boucle  Clé sur position Wheatstone (W). On choisit ρ.  Mesure de B : Connecter le fils RS1 en X1 et le fil Rm en X2 et faire la boucle à l’extrémité ; à l’aide des commutateurs (X1.000, X1.00, X10, X1), rechercher l’équilibre. On aura à l’équilibre : B=ρxR, R étant la valeur affichée. Ρ = a / b lu sur le pont. On procédera de même pour la mesure de A et de C. connaissant les 3 valeurs A, B, C, on en déduit la valeur de Rm. En effet : A= RS1 + RS2 ; B = RS1 + Rm ; C = RS2 + Rm d’où Rm = (B + C – A) /2

Méthode de MURRAY Les mesures sont toujours exécutés à partir des points accessibles du câble (tête de câble, SR, PC, RP).  Rm sur toute la longueur L étant calculé. Il faudrait calculer RB  Le fil qui sert au bouclage doit être très court pour avoir : RB = Rs + Rm Sur les câbles en conduite ou aérien, on pourra généralement retenir comme valeur de Rm la demi-résistance de boucle.  Les cordons de mesure doivent être le plus court possible.  Choisir autant que possible les fils d’une même paire.  Ces méthodes ne doivent être utilisées que lorsque la résistance d’isolement du fil sain est au moins 1000 fois celle du fil mauvais

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Exemple de méthode de MURRAY Les appareils récents permettent souvent d’effectuer seulement le montage « Murray » ; il est préférable, généralement, de confirmer les valeurs obtenues par une contre-mesure faite à partir de l’autre extrémité MURRAY direct : fil mauvais en X2, clé sur M. borne T du pont relié à la terre

MURRAY inverse : fil mauvais en X1.

La localisation se fait par la mesure de la résistance Rx entre le point de mesure et le défaut. Le retour de l’alimentation du pont se fait par terre s’il s’agit d’une perte à la terre, par un des fils s’il s’agit d’un mélange.

Calcul de la distance du défaut « d »  Il faut d’abord calculer Rm, soit par la méthode des « boucles, Soit : Rm = RB /2.  La résistance jusqu’au défaut Rx est obtenue à partir des formules correspondant à chaque méthode de mesure.  Câble homogène la résistance étant proportionnelle à la longueur L, d=Lx

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𝑅𝑥 𝑅𝑚

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 Câble hétérogène Il faut calculer la résistance de chaque tronçon à partir de sa longueur et de la résistance linéique théorique.  Exemple d’un câble à 2 tronçons de calibres

différents : R

Exemple de méthode de VARLEY VARLEY direct : fil mauvais en X2, clé V, borne T du pont à la terre

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Localisation d’un défaut généralisé Localisation par la méthode Fabe Cette méthode permet de localiser les défauts sur les câbles dont la baisse d’isolement est générale et pour lesquels les méthodes précédentes ne sont plus applicables (pas de fil sain) Remarque :  La résistance d’isolement du fil sain doit être au moins égale à 1000 fois la résistance de boucle ;  La résistance d’isolement du fil sain doit être au moins égale à 2 fois celle du fil mauvais ;  Les mesures qui suivent doivent être effectuées dans le minimum de temps afin d’obtenir la meilleure précision possible

Mode opératoire Après avoir choisi deux conducteurs ayant le rapport le plus grand possible en résistance d’isolement : 1. Mesurer la résistance de boucle RB ; 2. Déterminer la résistance du fil mauvais Rm ; 3. Localiser par la méthode Fabe :  Faire une mosure en Murray direct, avec une boucle à l’extrémité opposée (voir p.10). On obtient une valeur de résistance RM ;  Faire ouvrir la boucle à l’autre extrémité et rechercher l’équilibre. On obtient une nouvelle valeur RMOU. Ces mesures doivent être faites le plus rapidement possible et plusieurs fois A partir des mesures faites en 1, 2 et 3, on calcule Rx : MURRAY bouclé

Rx = RB

𝑟(𝑅𝑀−𝑅𝑀𝑂𝑈) (𝑅𝑀+𝑟)(𝑟−𝑅𝑀𝑂𝑈)

RM = Résistance trouvée en montage Murray bouclé RMOU = Résistance trouvée en montage Murray ouvert

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Localisation des fils coupés  Utiliser de préférence l’échomètre en câble en conduite ou aérien  Pour les câbles enterrés, il convient de confirmer et de préciser au pont les mesures obtenues à l’échomètre. Principe : montage en pont de Sauty (Murray 1000 très basse fréquence).

Le montage permet, en courant alternatif, de comparer les deux valeurs de deux capacités A l’équilibre, on a

𝐶1 𝑅 = 𝐶2 𝑟

Méthode : Sauf cas exceptionnel, ce type de défaut est situé dans Une épissure a) 1er cas : on peut mesurer dans la quarte ; le Montage utilisé est celui de la figure ci-après

A et B étant 2 conducteurs de la paire dont le fil est A est rompu, C et D les 2 conducteurs de l’autre paire de la quarte, la source et un générateur de courant alternatif. L’un des bras de mesure est constitué par la capacité de l’ensemble des conducteurs C et D par rapport au conducteur A entre l’origine et le défaut, soit Kd, où K est la capacité linéique et de la distance de l’origine au défaut. L’autre bras est formé de même, par la capacité k(2L – d), l’étant la longueur de la ligne. A l’équilibre nous avons : 𝑟 𝑅

K(2L−d)

= Kd D’où l’on tire

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R

d= 2LR+r

b) 2ème cas : le conducteur de comparaison est pris dans une autre quarte, mais disposé identiquement par rapport aux conducteurs A et B.

charge et de décharge n’ont pas la même allure en fonction de temps). On peut s’en affranchir en plaçant en série sur fil coupé une résistance variable RV de 0 à 3000Ω dont le réglage peu critique permettra d’obtenir une bonne stabilité de l’aiguille du galvanomètre au moment de l’équilibre.

Note : on constate que pour les valeurs de R proches de celles qui correspondent à l’équilibre, l’aiguille du galvanomètre subit une double impulsion au moment de l’inversion. Ce phénomène gênant pour l’observation du point exact d’équilibre est dû au fait que les deux bras de mesure n’ont pas la même constante de temps (les courants de En procédant de la même manière, lorsque l’on obtient une élongation nulle du galvanomètre, la distance de l’origine au défaut est donnée par :

d= L

𝐑 𝐫

Localisation des dé pairages (Utiliser de préférence l’écho

Simple dé pairage Une quarte est dite’’ simplement déparée’’ lorsqu’en un point l’un des fils d’une

paire est raccordé à un fil de l’autre paire de cette quarte. Un tel défaut

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LOCALISATION DES DEFAUTS PAR METHODE IMPUSIONNELLE  Les mesures par méthode impulsionnelle peuvent remplacer ou compléter les mesures au pont de résistances dans de nombreux cas de recherche de défaut.  L’avantage de ces méthodes est leur rapidité, leur simplicité de mise en œuvre et leur facilité d’exécution.  L’interprétation des résultats nécessite la connaissance de quelques notions de transmissions et une certaine expérience de l’appareil utilisé, l’écho mètre.

Rappel de notions de transmissions Lorsqu’une ligne présente une ou plusieurs irrégularités modifiant la valeur de son impédance caractéristique, toute onde incidente donne naissance à un une onde réfléchie caractérisée par le coefficient de réflexion r en ce point (coefficient de régularité). Le calcul montre que ce coefficient est égal à :

𝑟=

Z−Zc Z+Zc

( r est un nombre complexe)

Zc est l’impédance caractéristique du circuit considéré Z est l’impédance au point de réflexion

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Rappel de notions de transmissions  Si Z = ∞ (ouverture du circuit) : r = + 1 (nombre réel et positif) Il y a réflexion totale et onde incidente et onde réfléchie sont en phase au droit du défaut si le circuit est ouvert

Si Z = 0 I court-circuit : r = -1 (nombre réel et négatif).

Il y a réflexion totale, mais onde incidente et onde réfléchie sont en opposition de phase au droit du défaut si le circuit est bouclé.

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Principe des mesures à l’écho mètre Un écho mètre, quel que soit son type, mesure le temps mis par une impulsion pour aller jusqu’au défaut, s’y réfléchir et en revenir. Ce temps peut être mesuré sur un écran cathodique où l’on visualise l’impulsion de départ et l’impulsion réfléchie. Si un défaut n’interrompt pas la propagation et si plusieurs défauts existent sur un même circuit, ils apparaîtront dans l’ordre de leur existence.

Principe des mesures à l’écho mètre Si ℓ est la distance entre l’origine et le défaut, le temps t mesuré sur l’écran est le temps mis pour parcourir 2ℓ

𝒕=

𝟐𝓵

OU ℓ =

𝐕

𝐯𝐭 𝟐

V= vitesse de propagation de l’impulsion émise sr le circuit homogène donné, 𝐜

𝒗=𝐤 C = vitesse de la lumière : 300 m / μs K = facteur de permittivité de l’isolant

La vitesse de propagation varie aussi avec la constitution du circuit ; elle est d’environ 20 m/μs sur les lignes ordinaires et peut descendre à environ 16 m/μs sur des Couscircuits défauts sur câble_lare bagani_2018 Page 17 fortement chargés.

Opérations préliminaires Avant de chercher à localiser le défaut, il convient :  D’étalonner correctement l’appareil : cet étalonnage est décrit dans la notice du constructeur ;  De connaître précisément la longueur et le type de la ligne sur laquelle vont s’effectuer les mesures (ou la nature exacte du diélectrique si l’on utilise un écho mètre à la lecture directe) ;  De mesurer et calculer la vitesse de propagation

Choix de la Méthode Les défauts facilement localisables à l’écho mètre sont principalement :  Tous les défauts provoquant une variation de l’impédance caractéristique d’une ligne (fil coupés, boucle, ∆R, fil à terre) ;  Tous les défauts provoquant des couplages entre lignes (∆R, dé pairage, simples ou doubles).

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Tableau de la méthode recommandée en fonction du type de défaut rencontré

Description des montages

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