Brevet FR2058166A1 — publié le 19710528

l'invention se rapporte à tin relais homopolaire compensé du type généralement utilisé sur un départ de ligne triphasée, ■ On sait qu'un relais directionnel homopolaire classique compa- ; re le déphasage relatif des grandeurs homopolaires tension et cou-C5 rant au départ d'une ligne, pour détecter la position d'un défaut à la terre en "aval" ou en "amont" par rapport au point de raccordement du relais au départ de la ligne» Dans tin. réseau à haute tension comportant des mises à la terre directe et multiples de neutres de transformateurs, l'impédance ho-10 mopolaire sur les jeux de barres des postes peut être très faible, alors que l'impédance homopolaire d'une ligne longue est de valeur élevée par rapport à l'impédance homopolaire des sources» Dans ces conditions, la tension homopolaire mesurée au départ de la ligne peut être très faible dans le cas d'un défaut à la terre lointain ) 15 se produisant à proximité de l'autre extrémité de la ligne» la sensibilité du relais directionnel homopolaire classique est alors très insuffisante, son orientation peut même être faus- ' sée si la tension homopolaire est trop faible par rapport à la ten- » sion pseudo-homopolaire d'erreur inhérente à l'erreur propre au rap- , 20 port des réducteurs de tension» ■ le but de la présente invention est de remédier à ces inconvé- ; nients par un relais directionnel homopolaire de ligne triphasée ca- j ractérisé en ce que des réducteurs de courant insérés dans les trois î phases respectives alimentent en branchement homopolaire, une impé-25 dance de référence délivrant une première tension de référence, pro- \ portioimelle au courant homopolaire, des réducteurs de tension insé- ! i rés dans les trois phases respectives alimentent des transforma- j teurs auxiliaires dont les secondaires correspondant connectés en triangle ouvert fournissent une seconde tension de référence, pro- ! 30 portionnelle à la tension homopolaire j un comparateur de phase délivre un ordre logique dont l'état dépend du déphasage relatif entre la première tension de référence et une tension égale à la somme des première et seconde tensions de référence* Suivant -gn mode de mise en oeuvre de l'invention, les première 35 et seconde tensions de référence sont remplacées par les valeurs inverses des courants et tensions issues de filtres de composantes inverses et appliquées au comparateur de phase» D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui suit ainsi que des dessins annexés donnés à titre d'exemple de réa-' 40 lisation sans caractère limitatif» BAD ORIGINAL' 69 27551 2 2058166 La fig„ 1 représente le schéma homopolaire monophasé équivalent d'un, cas général servant à expliciter le relais suivant; l'invention* la fig» 2 représente le schéma de principe du relais faisant 05 l'objet de l'invention, Dans le cas général représenté par la fig» 1, par exemple pour un défaut 1 situé en aval du point de mesure A, on peut écrire,les relations entre grandeurs homopolaires, comme suit : Yq = . - Zos Io 10 d'où Zo ="§-*- Zos (1) expression dans laquelle l Zq est l'impédance homopolaire "vue" au point de raccordement du relais au départ de la ligne; Yo est la tension homopolaire de référence; 15 Io est le courant homopolaire de référencej Zos est l'impédance homopolaire de source amont* Pour un défaut 2 situé en amont du point de mesure Af on écrira : Yo = + (Zo^ + Z*os) 1^ 20 d'où Zo = Yo_ = Zo +- z^os- (2) Io expression dans laquelle Z'os est l'impédance homopolaire de source aval. Pour interprêter ces deux cas de défauts, le relaÏB (SBitectionnel homopo2a,ire R (fig* 2) suivant l'invention, comporte une impédance 25 de référence alimentée par le courant de défaut Io et fournissant une tension Z^Io» Cette impédance Z^ est choisie avec un argument semblabfe à celui des impédances homopolaires des éléments du réseau* l'élément comparateur de phase G est alimenté par 3_es tensions de référence (Yo - Z-^Io) et (-Zglo). 30 le déphasage relatif de ces deux tensions est exprimé par l'ar gument du rapport des expressions complexes de cea tensions, soit î T° " Za10 Js_ . + , = . zo_ + , (3) - zRio ~ zRio... % u; Zo étant, comme il a été dit plus haut, 1*impédance homopolaire vue au point de raccordement du relais au départ de ligne* 35 En reportant les valeurs de Zo* c'est-à-dire les expressions (1) et (2), dans l*expression (?) s || + 1» caractéristique du relais suivant l'invention, on obtient r - cas du défaut "aval* 1 : + j (4) • % BAD ORIGINAL 69 27551 3 2058166 ZoT + Z*os — cas du défaut "amont" 2 : - 7 +1 (5) R Pour simplifier l'expression on a supposé que toutes lés impédances Z avaient le même argument, le quotient d'impédance devient donc un nombre réel égal au rapport des modules des impédances» 05 l'élément comparateur de phase C du relais est alors sensible au sîr-gne des expressions (4) et (5)« Ainsi, pour tout défaut "aval" 1, 1*expression + 1 est R positive, même dans le cas limite de faible impédance de source, c'est-à-dire dans le cas où Zos tend vers une valeur Splle, ZoT+ Z*os 10 Et, pour tout défaut "amont" 2, l'expression — ■ ^ \ R doit être négative et non nulle pour caractériser sans équivoque un défaut amont» Cette condition sera satisfaite si l'on atiiopte pour 1*impédance de référence Z^ une valeur inférieure à l'impédance homopolaire de la ligne Zo^ et ceci quelle que soit la valeur de 15 Z'os» En pratique, on adoptera, par exemple s = ZoL . la fig» 2 illustre plus particulièrement un mode de réalisation du relais R branché sur un départ a, b, e de ligne triphasée raccordé à un jeu de bornes A, B* C, Des réducteurs de courant TC^ ÏCg t TC^ alimentent en branchement homopolaire le primaire zr^ de 20 l'impédance Z^ constitué par une inductance mutuelle dont le secondaire zr^ , shunté par une résistance r pour ajuster l'argument, délivre une tension de référence - Z-^Io, Des réducteurs de tension Ia,Ib, Te, branchés sur les conducteurs a, b, c du départ de la ligne triphasée, alimentent les pri— 25 maires respectifs td^ , te^ , tf^ de trois transformateurs auxiliaires Td, ïet ÏÏf dont les secondaires respectifs td^ , te^ , tfg sont connectés en triangle ouvert pour fournir une tension Yo au comparateur de phase C» les tensions de référence — Z^Io et Yo réalisent les expres-50 sions (Yo - ZrIq) et (- Z^Io) qui doivent safisfaire aux deux cas de défaut "aval" ou "amont" définis en (4) et (5)* la sortie S du comparateur de phase C cLélivre un ordre logique dont l'état dépend du déphasage relatif des tensions d'entrée (Yo - ZR Io) et (-ZR Io)* 35 En variante, le relais R suivant 1*invention peut fonctionner avec les grandeurs inverses de courant Xi et de tension Yi issues de la dissymétrie du défaut, exactement comme pour les grandeurs homopolaires# Dans ce cas, le schéma inverse équivalent est sejabla- BAD ORIGINAL1 69 27551 4 " 2058166 ble à celui de la fig, 1 , mais en changeant les indices des grandeurs. Les formules utilisées pour expliciter le principe de fonctionnement sont les mêmes, transposées en grandeurs inverses» Pour avoir un fonctionnement directionnel correct, il faut que l*impé-05 dance de référence soit plus petite que l'impédance inverse de la ligne Zi^, Pour la réalisation du relais, le comparateur de phase C doit être alimenté par des grandeurs issues de filtres de composantes inverses des courants et des tensions» t » » »/••» « --*55° PAGINAL 69 27551 5 2058166 BBVETOICATIOHS.- 1, Relais directionnel homopolaire de ligne triphasée caractérisé en ce que des réducteurs de courant insérés dans les trois phases -respectives alimentent en "branchement homopolaire, une impédance de référence délivrant une première tension de référence propor-05 tionnelle au courant homopolaire,des réducteurs de tension insérés dans les trois phases respectives alimentent des transformateurs auxiliaires dont les secondaires correspondante connectés en triangle ouvert fournissent raie seconde tension de référence proportionnelle à la tension homopolaire, un comparateur de phase délivre un 1.0 ordre logique dont l'état dépend du déphasage relatif entre la première tension de référence et une tension égale à la somme des première et seconde tensionsde référence, 2» Relais suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les première et seconde tensions de référence sont remplacées par les 15 valeurs inverses des courants et des tentions issp.es de filtres de composantes inverses et appliquées au comparateur de phase „