Transformateur de courant magnéto-optique (MOCT) : principes et avantages
Un **transformateur de courant magnéto-optique (MOCT)** mesure les forts courants en utilisant l'**effet Faraday** — rotation de la polarisation de la lumière dans un champ magnétique — offrant une **isolement galvanique** inhérent à la fibre optique. C'est le capteur de choix pour les applications **HTB/UHT (>245 kV) et réseaux intelligents**.
Principe de fonctionnement : Effet Faraday
De la lumière polarisée linéairement traverse un **verre magnéto-optique** (ex: SF-57, TGG - Grenat de Terbium Gallium) ou une **fibre optique** (dans les capteurs tout-fibre) soumise au champ magnétique (H) entourant le conducteur.
Angle de rotation : θ = V × ∫ H·dl = V × N × I
- V = Constante de Verdet (propriété du matériau, rad/T·m).
- N = Nombre de spires de fibre autour du conducteur (longueur de chemin optique).
- I = Courant du conducteur.
**θ ∝ I** — Mesure directe, linéaire, instantanée.
Architecture
- Tête de capteur : Fibre optique enroulée en N spires sur un support isolant autour du conducteur (Réservoir vivant) ou à l'intérieur du traversant (Réservoir mort). Ou prisme de verre massif.
- Source lumineuse : Diode laser (1310 nm / 1550 nm) → Polariseur → Capteur.
- Détection : Analyseur (Polariseur à 45°/90°) + Photodétecteur → Intensité ∝ sin²(θ) ou cos²(θ).
- Traitement du signal : Détection sensible à la phase (lock-in) ou traitement numérique (DSP) pour linéariser et extraire θ → Valeur numérique du courant.
- Sortie : IEC 61850 GOOSE / Valeurs échantillonnées (SV) / Analogique (4-20 mA) / Équivalent Rogowski.
Avantages clés sur les TC conventionnels (noyau fer)
| Paramètre | TC Conventionnel | MOCT |
|---|---|---|
| Saturation | Oui (composante DC, défaut fort) | Aucune (Pas de noyau magnétique) |
| Bande passante | ~10 kHz (limitée par L/R) | DC à >1 MHz (Harmoniques, Transitoires, Ondes progressives) |
| Isolation | Huile/SF6/Résine (Risque de défaillance) | Inhérente (Fibre optique) — Tenue 100s kV |
| Taille / Poids | Grand, Lourd (Réservoir huile) | Compact, Léger (Bobine fibre) |
| Immunité CEM | Modérée | Totale (Diélectrique) |
| Linéarité | Bonne (<10% nominal), Mauvaise (défaut) | Excellente (0,1% - 200% nominal) |
| Risque incendie/explosion | Huile | Aucun |
Défis et solutions
- Dérive température (Constante de Verdet) : Compensée par fibre de référence (miroir de Faraday) / Calibration DSP.
- Biréfringence linéaire (Contrainte dans la fibre) : Fibre filée / Verre recuit / Détection à diversité de polarisation.
- Coût : Supérieur au TC conventionnel. Justifié en HTB, GIS, Postes numériques, HVDC.
Applications
- Postes numériques (IEC 61850 Process Bus) : MOCT + MOVT (Tension) → Unité de fusion → Contrôleur de baie (Pas de câbles cuivre dans le poste).
- Postes convertisseurs HVDC : Mesure DC + Harmoniques (TC conventionnel aveugle au DC).
- Appareillage isolé au gaz (GIS) : Capteur compact s'insère dans la bride.
- Surveillance grande zone (WAMS/PMU) : Large bande passante pour synchrophasors + ondes progressives.
- Localisation de défaut (Onde progressive) : Bande passante MHz permet localisation précise par onde progressive.
Normes
IEC 61869-6, IEC 61869-10 (Transformateurs de mesure numériques), IEEE C37.235, IEEE C37.92.