Brevet FR2277455A1 — publié le 19760130

L'invention concerne un appareil de verrouillage à lten- clenchement pour interrupteur d'alternateur pour la protection de l'interrupteur en cas d'opposition de phase partielle ou totale entre tension de réseau et tension d'alternateur, ainsi qu'en cas de court-circuit sur l'un des deux côtés de l'interrupteur. Par suite de la puissance croissante des centrales et de la puissance des alternateurs s'accroissent aussi les problèmes de la maîtrise des courants de court-circuit circulant à travers les appareils à haute tension (alternateur, interrupteur, transformateur). Dans le cas du courant de court-circuit de 400kA crete et au-delà, les têtes de bobines de l'alternateur en particulier sont mises en danger par les forces électrodynamiques faisant leur apparition. L'interrupteur d'alternateur a pris toujours plus d'importance ces dernières années avec l'accroissement de la puissance des alternateurs. On monte un interrupteur entre alternateur et transformateur pour assurer grâce à lui la marche des auxiliaires de la centrale même quand l'alternateur ne fournit aucune puissance. L'interrupteur est alors déclenché et les auxiliaires sont alimentés par le réseau. L'interrupteur a la mission, lors du démarrage d'une centrale, de brancher sur le réseau l'alternateur synchronisé avec le réseau, d'exécuter des coupures en charge et éventuellement de déclencher des courants de court-circuit. Sans préjudice de l'exécution de l'interrupteur tenant compte de sa capacité de rupture (disjoncteur ou interrupteur en charge), il est nécessaire de considérer les cas de défaut : enclenchement sur court-circuit et opposition de phase. Or ces cas de défaut sont, il est vrai, extrêmement invraisemblables, cependant ils sont à prendre en considération parce qu'assurer l'énergie électrique a la priorité sur tout. La mission des disjoncteurs incorporés est de déclencher immédiatement dans tous les cas de défaut. Or le temps nécessaire à la protection pour la constatation d'un défaut ainsi que le temps propre mécanique de l'interrupteur ont pour conséquence qu'un défaut peut être déclenché au plus tôt en environ 50 ms. La contrainte électrodynamique maximale de l'alternateur apparait cependant, déjà dans la première demi-onde du courant et aucun interrupteur n'est en mesure de préserver l'alternateur de cette contrainte. Pour les alternateurs de grande puissance il existe toutefois le danger qu'ils soient détériorés dans le cas de plein courant de courtcircuit, par ces effets dynamiques. Une mise hors service assez longue en serait la conséquence inéluctable.Les courts-circuits et en particulier la contrainte dangereuse entre toutes lors d'opposition de phase sont, par suite, à éviter absolument autant que possible. Or, comme ces cas de défaut sont en soi, il est vrai, très rares, mais toutefois se présentent le plus vraisemblablement juste au moment du branchement de l'alternateur sur le réseau, la tache de l'invention consiste à prévoir, lors de l'enclenchement de l'interrupteur d'alternateur, une mesure supplémentaire de protection par laquelle, en cas de présence d'un court-circuit ou en cas d'opposition de phase, un enclenchement de l'interrupteur est empêché, et ainsi le défaut ne se produit absolument pas. L'invention est caractérisée par un élément à seuil de tension qui, à la réception de l'ordre d'enclenchement pour l'interrupteur d'alternateur, sonde la différence de tension des deux côtés de l'interrupteur et ne permet la transmission de l'ordre d'enclenchement que lorsque cette différence de tension ne dépasse pas une valeur déterminée. L'élément à seuil de tension peut être, par exemple, un relais de tension à valeur de fonctionnement. Comme on l'a déjà remarqué, la sécurité du transport de lténergie électrique ntest en aucune manière compromise par le verrouillage de l'interrupteur en cas d'enclenchement sur courtcircuit ainsi qu'en cas d'opposition de phase entre tension de réseau et tension d'alternateur. Au contraire cette sécurité en est considérablement accrue. En effet, l'insertion de l'interrupteur introduirait justement le courant de court-circuit que l'interrup jeteur devrait d'ailleurs de nouveau couper. On connait, d'après la publication allemande nO 1.913.954 un procédé de protection contre un court-circuit d'un circuit électrique de travail (par exemple une machine à usiner des pièces entraînée électriquement) par lequel, lors de l'enclenchement du circuit de travail, celui-ci est d'abord éprouvé quant à l'exis- tence d'un court-circuit, avant que la tension de travail ne soit appliquée au circuit de travail, et le circuit de travail n'est enclenché qu'en cas de manque de court-circuit.Abstraction faite de la fixation différente des tâches (il ne s'agit pas ici d'un appareil de verrouillage à l'enclenchement pour un interrupteur d'alternateur), il existe une différence de principe en ce que, dans le cas du dispositif conforme à l'invention, l'ordre d'enclenchement est donné dans tous les cas mais n1 est -transmis que lorsque la différence de tension des deux côtés de l'interrupteur ne dépasse pas une valeur déterminée, tandis que, dans le dispositif connu de protection d'un circuit de travail contre des courts-circuits, avant que soit donné l'ordre d'enclenchement, il est d'abord vérifié s'il existe une situation déterminée (courtcircuit), si bien qu'il se produit un retard de l'enclenchement même en cas de manque de court-circuit. Pour des raisons de suret de fonctionnement, une exécu- tion simple de 1'appareil de verrouillage à l'enclenchement conforme à l'invention est indispen9able, ce qui est obtenu selon la description suivante en relation avec la figure. Sur la figure, G désigne l'alternateur, Ug, la tension d'alternateur, TR, le transformateur de réseau, UT, la tension à son enroulement secondaire. Les tensions Ug et UT des deux côtés de l'interrupteur d'alternateur S, qui est représenté ici de manitre simplifiée par des contacts 3, 4 soumis à une commande, sont abaissées à l'aide de transformateurs de tension SW et transformées en valeurs U1 et U2 situées entre 100 et 400tut et appropriées au fonctionnement du relais de tension ES. Au lieu de transformateurs de tension inductifs, on peut, bien entendu, utiliser aussi des diviseurs de tension capacitifs. Les tensions abaissées par transformateurs ou par diviseurs -ou indicateurs de tension- U1 et U2 sont amenées aux deux entrées du relais de tension ES. ES est un relais à valeur de fonctionnement (valeur de seuil), il fonctionne donc quand la diffe- renee (vectorielle) instantanée des indicateurs de tension U1 et U2 dépasse une valeur de seuil déterminée (à prescrire). Ainsi ES détecte-t-il non seulement les différences d'amplitude, mais aussi les différences de phase entre U1 et U2, La différence de tension' entre U1 et U2 est naturellement particulièrement grande en cas d'opposition de phase entre U et g UT (U1 = -U2) ainsi qu'en cas de court-circuit sur l'un des deux côtés de l'interrupteur S, quand alors soit le module de U (et g ainsi U1), soit le module de UT (et ainsi U) devient égal à zéro. Pour ces cas de couplage, la valeur de fonctionnement du relais de tension ES est dépassée, et les contacts du relais 1, 2, sont interrompus. Un ordre d'enclenchement ESB ne parvient donc pas au bloc de commande St, et l'interrupteur d'alternateur n'établit aucune liaison entre alternateur G et transformateur de réseau Tr. Si, par contre, il n'existe pas de court-circuit ou d'opposition de phase, la différence de tension au relais ES n'atteint pas la valeur de fonctionnement, Si bien que les contacts 1, 2 sont fermés ; si, maintenant, un ordre d'enclenchement ESB est donné, il parvient à la bobine d'enclenchement ESp du bloc de commande St, et le bloc de commande provoque la fermeture des contacts 3, 4 de l'interrupteur d'alternateur S représenté ici seulement d'une manière simplifiée, ce qui établit la liaison entre alternateur G et transformateur Tr. Ainsi le dispositif décrit ci-dessus empêche-t-il lten- clenchement de l'interrupteur d'alternateur en cas d'opposition de phase et de court-circuit, mais il permet, en cas d'absence de ces cas de couplage, une transmission immédiate de l'ordre d'enclenchement sans vérification préalable de ltétat de couplage. Dans le cas où il peut se présenter des différences de fréquence notables entre tensions de réseau et d'alternateur, il est recommandé de ne délivrer un ordre d'enclenchement qu'après un temps d'attente prédéterminé au moyen d'un élément retardateur, et cela lorsque, après écoulement de ce temps, la différence de tension mentionnée des deux côtés de l'élément à seuil de tension ne dépasse pas la valeur déterminée. REVENDICATIONS 1.- Appareil de verrouillage à l'enclenchement pour interrupteur d'alternateur, pour la protection de l'interrupteur en cas d'opposition de phase entre tension de réseau et tension d'al- ternateur ainsi qu'en cas de court-circuit sur l'un des deux côtés de l'interrupteur, caractérisé par un élément à seuil de tension (ES) qui, à la réception de l'ordre d'enclenchement (ESB), détecte la différence de tension sur les deux côtés de l'interrupteur (S) et ne permet la transmission de l'ordre d'enclenchement (ESB) que lorsque cette différence de tension ne dépasse pas une valeur déterminée. 2.- Appareil de verrouillage à l'enclenchement selon revendication 1, caractérisé en ce que ltélément à seuil de tension est un relais de tension (ES) à valeur de fonctionnement. 3.- Appareil de verrouillage à l'enclenchement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la tension de réseau (UT) et la tension d'alternateur (U ) sont reproduites de manière analogue à échelle réduite avant d'être amenées à l'élément à seuil de tension (ES). 4.- Appareil de verrouillage à l'enclenchement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la réduction se fait par abaissement de la tension au moyen de transformateurs de mesure inductifs (Si). 5.- Appareil de verrouillage à l'enclenchement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la réduction est obtenue à l'aide de diviseurs de tension capacitifs.