Brevet FR2977398A1 — publié le 20130104

DISPOSITIF DE PROTECTION CONTRE UN DEFAUT DE COURT- CIRCUIT DANS UN RESEAU ELECTRIQUE DOMAINE TECHNIQUE L'invention se situe dans le domaine de la sécurité dans les réseaux électriques monophasés ou triphasés et concerne plus spécifiquement un dispositif de protection contre un défaut de court-circuit survenant dans un réseau électrique alimenté par un convertisseur statique configuré pour délivrer un courant maximal de défaut Id pour commander le déclenchement d'au moins un module sécurité ayant un courant de seuil de déclenchement Isd et une durée de temporisation de déclenchement Td. L'invention concerne également un procédé de protection contre un défaut de court-circuit survenant dans un tel réseau électrique et un programme d'ordinateur comportant des instructions pour réaliser les étapes dudit procédé. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les convertisseurs statiques sont des circuits électriques utilisant des semi-conducteurs de puissance en régime de découpage pour traiter l'énergie électrique à haut rendement et assurer les fonctionnalités suivantes: Transformation : génération d'une tension alternative à partir d'une source continue et vice versa ; Régulation : alimentation constante d'une charge à partir d'une source variable ; 2 Adaptation : alimentation d'une charge basse tension à partir d'une source haute tension et vice versa. Un convertisseur statique, pour une tension donnée, est dimensionné au minimum par son intensité nominale afin de fournir les puissances active et réactive nécessaires aux charges du réseau aval qu'il alimente. Le réseau est généralement équipé d'un système de protection des phases qui agit sélectivement en chaque point désiré du réseau, en aval d'un dispositif principal de protection qui est muni d'un seuil de déclenchement avec une temporisation déterminée. Un problème de l'art antérieur provient du fait qu'en cas de défaut de court-circuit dans le réseau, le convertisseur statique doit fournir l'intensité nécessaire correspondant au moins au seuil de déclenchement du dispositif principal au bout de la temporisation de ce dernier. Cette surintensité, à composante majoritairement réactive, peut représenter plusieurs fois l'intensité nominale du convertisseur statique. Cependant, du fait de ses composants, le convertisseur statique n'admet pas toujours de telles surintensités. Il est donc nécessaire de le surdimensionner à plusieurs fois sa valeur nominale, donc augmenter sensiblement son volume et son coût. Un but de l'invention est d'éviter un tel surdimensionnement des convertisseurs statiques. EXPOSÉ DE L'INVENTION Ce but est atteint au moyen d'un dispositif de protection contre un défaut de court-circuit 3 survenant dans un réseau électrique alimenté par un convertisseur statique configuré pour délivrer un courant maximal de défaut Id pour commander le déclenchement d'au moins un module sécurité ayant un courant de seuil de déclenchement Isd et une durée de temporisation de déclenchement Td, ledit dispositif comportant au moins un module d'aide au déclenchement dudit module de sécurité si le courant maximal de défaut Id est inférieur au courant de seuil de déclenchement Isd pendant ladite durée de temporisation Td. Préférentiellement, ledit module d'aide au déclenchement comporte au moins un convertisseur AC-AC et au moins une inductance de sortie. Le procédé de protection contre un défaut de court-circuit survenant dans le réseau électrique comporte les étapes suivantes : En cas de défaut de court-circuit dans le réseau électrique, Comparer le courant maximal de défaut Id au courant de seuil de déclenchement Isd, et, si le courant maximal de défaut Id est inférieur au courant de seuil de déclenchement Isd pendant la durée de temporisation Td, commander au moins un module d'aide au déclenchement dudit module sécurité associé audit convertisseur statique. Dans un premier mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le module d'aide au déclenchement est commandé pour absorber une partie de 30 puissance active fournie au réseau. 20 25 4 Dans un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le module d'aide au déclenchement est commandé pour fournir un courant supplémentaire pour commander le déclenchement dudit module sécurité en cas de défaut de court circuit. Dans un troisième mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le module d'aide au déclenchement est utilisé pour réaliser un filtrage actif au point de connexion du convertisseur statique au réseau. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, prise à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles: - la figures 1a, représente un premier mode de réalisation d'un dispositif de protection contre un défaut de court-circuit selon l'invention ; - la figure 1b représente un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de protection contre un défaut de court-circuit selon l'invention ; - les figures 2a, 2b et 2c représentent un schéma électrique d'un module d'aide au déclenchement dudit module sécurité selon l'invention ; - la figure 3 représente un troisième mode de réalisation d'un dispositif de protection contre un défaut de court-circuit selon l'invention ; - la figure 4 représente un quatrième mode de réalisation d'un dispositif de protection contre un défaut de court-circuit selon l'invention ; la figure 5 représente un cinquième mode de réalisation d'un dispositif de protection contre un défaut de court-circuit selon l'invention La figure 6 illustre schématiquement un cas 5 d'utilisation du dispositif de l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La figure 1a illustre schématiquement un premier mode de réalisation d'un dispositif de protection contre un défaut de court-circuit survenant dans un réseau électrique muni d'un module sécurité de courant nominal In avec un courant de seuil e déclenchement Isd temporisé à une durée Td. Le réseau est alimenté par un convertisseur statique comportant un transformateur d'entrée 2, une pluralité de modules convertisseurs AC-AC 4 montés en parallèle, et un transformateur de sortie 6. Dans ce mode de réalisation, le dispositif comporte en outre un module 8 d'aide au déclenchement du module sécurité monté en parallèle avec les modules convertisseurs AC-AC 4 du convertisseur statique. Dans une première variante illustrée par la figure 2a, le module d'aide au déclenchement 8 comporte un convertisseur DC-AC 10 et une inductance de sortie 12. Dans une deuxième variante illustrée par la figure 2b, le module d'aide au déclenchement 8 comporte un convertisseur AC-AC 10 et une inductance de sortie 12 connectée en parallèle sur les sorties. Dans une troisième variante illustrée par la figure 2c, le module d'aide au déclenchement 8 6 comporte un convertisseur AC-AC 10 et deux inductances de sortie 12 connectées sur chaque sortie. Notons que le dispositif de protection selon l'invention peut comporter une pluralité de modules 8 d'aide au déclenchement montés chacun en parallèle avec les modules convertisseurs, comme illustré à la figure 1b; le nombre de module 8 d'aide au déclenchement dépendant de la valeur du courant de court-circuit nécessaire pour assurer le déclenchement du module de sécurité d'une installation électrique. Dans une deuxième mode de réalisation illustré par la figure 3, le module d'aide au déclenchement 8 est monté en aval dudit convertisseur statique à un point d'entrée dudit réseau électrique. Dans une variante du deuxième mode de réalisation, le module 8 d'aide au déclenchement est relié au point d'entrée du réseau électrique via un transformateur de connexion 14. Notons que le dispositif de protection selon l'invention peut comporter une pluralité de modules 8 d'aide au déclenchement montés en parallèle au point d'entrée du réseau électrique, comme illustré à la figure 5 ; le nombre de module 8 d'aide au déclenchement dépendant de la valeur du courant de court-circuit nécessaire pour assurer le déclenchement du module de sécurité d'une installation électrique. En fonctionnement, en cas de dysfonctionnement d'une installation électrique dans un réseau électrique nécessitant une coupure de courant, une unité centrale détecte le dysfonctionnement et transmet au convertisseur statique une commande pour 7 délivrer un courant de déclenchement du module de sécurité en vue de protéger une ou plusieurs charges de l'installation électrique en aval. Le déclenchement du module de sécurité se traduit par une coupure générale du courant, ou par une coupure du courant consommé par une ou plusieurs charges de l'installation électrique. Généralement, le convertisseur statique est dimensionné, par construction, pour délivrer un courant de défaut maximal donné Id. Grâce au dispositif de l'invention, lorsqu'un défaut de court-circuit survient dans le réseau électrique, l'unité centrale compare le courant maximal de défaut Id au courant de seuil de déclenchement Isd du module de sécurité, et, si le courant maximal de défaut Id est inférieur au courant de seuil de déclenchement Isd pendant la durée de temporisation Td, ladite unité centrale commande au moins un module 8 d'aide au déclenchement dudit module sécurité associé audit convertisseur statique pour délivrer un courant supplémentaire qui s'ajoute au courant Id afin de déclencher le module de sécurité. Dans une autre utilisation du dispositif selon l'invention, le module 8 d'aide au déclenchement est configuré par l'unité centrale pour absorber une partie de puissance active fournie au réseau. Dans une autre utilisation du dispositif de l'invention, le module d'aide au déclenchement est utilisé pour réaliser un filtrage actif au point de connexion du convertisseur statique au réseau. La figure 6 représente schématiquement un 30 réseau électrique 20 alimentée par un convertisseur statique 22 et protégé au point d'alimentation par un 8 module de sécurité 24 ayant un courant nominal de 300A avec un déclenchement à Isd égal à 700 A temporisé avec une durée Id égale à200ms afin de permettre la sélectivité des dispositifs de protection en aval. Dans cet exemple, le convertisseur statique étant dimensionné pour délivrer un courant nominal de 300 A, mais par construction, son courant de défaut Id est limité à 450 A, donc en dessous du seuil de déclenchement du module de sécurité 24. Pour éviter de surdimensionner le convertisseur statique 22, un module 8 d'aide au déclenchement du module de sécurité 24 est associé au convertisseur statique 22 pour délivrer un courant supplémentaire supérieur à 250 A en cas de défaut de court circuit. Dans une utilisation particulière du dispositif selon l'invention, le module 8 d'aide au déclenchement est configuré pour stocker de l'énergie électrique.20 REVENDICATIONS1. Dispositif de protection contre un défaut de court-circuit survenant dans un réseau électrique alimenté par un convertisseur statique (4) configuré pour délivrer un courant maximal de défaut Id pour commander le déclenchement d'au moins un module de sécurité (24) ayant un courant de seuil de déclenchement Isd et une durée de temporisation de déclenchement Td, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un module (8) d'aide au déclenchement dudit module sécurité (24) si le courant maximal de défaut Id est inférieur au courant de seuil de déclenchement Isd pendant ladite durée de temporisation Td. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ledit module (8) d'aide au déclenchement comporte au moins un convertisseur DC-AC (10) et au moins une inductance de sortie (12). 3. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel ledit module (8) d'aide au déclenchement est monté en parallèle avec ledit convertisseur statique (4). 25 4. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel ledit module (8) d'aide au déclenchement est monté en aval dudit convertisseur statique (4) à un point d'entrée dudit réseau électrique. 5. Dispositif selon la revendication 4 dans lequel ledit module (8) d'aide au déclenchement est 20 30 10 relié audit point d'entrée du réseau électrique via un transformateur de connexion (14). 6. Procédé de protection contre un défaut de court-circuit survenant dans un réseau électrique alimenté par un convertisseur statique (4) configuré pour délivrer un courant maximal de défaut Id pour commander le déclenchement d'au moins un module sécurité (24) ayant un courant de seuil de déclenchement Isd et une durée de temporisation de déclenchement Td, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: en cas de défaut de court-circuit dans le réseau électrique, comparer le courant maximal de défaut Id au courant de seuil de déclenchement Isd, et si le courant maximal de défaut Id est inférieur au courant de seuil de déclenchement Isd pendant ladite durée de temporisation Td, commander au moins un module (8) d'aide au déclenchement dudit module sécurité (24) associé audit convertisseur statique (4). 7. Procédé selon la revendication 6 dans lequel, ledit module (8) d'aide au déclenchement absorbe une partie de puissance active fournie au réseau. 8. Procédé selon la revendication 6 dans lequel ledit module (8) d'aide au déclenchement fournit un courant supplémentaire pour commander le déclenchement dudit module sécurité (24) en cas de défaut de court circuit. 9. Procédé selon la revendication 6 dans lequel ledit module (8) d'aide au déclenchement réalise un filtrage actif au point de connexion du convertisseur statique au réseau. 10. Procédé selon la revendication 6 dans lequel ledit module (8) d'aide au déclenchement est configuré pour stocker de l'énergie électrique. 11. Procédé selon la revendication 6 dans lequel ledit module (8) d'aide au déclenchement est configuré pour restituer de l'énergie électrique au réseau. 15 12. Programme d'ordinateur mémorisé sur un support d'enregistrement comportant des instructions pour réaliser, lorsqu'il est exécuté par un ordinateur, les étapes du procédé selon l'une des revendications 6 à 11. 20