Brevet FR3162942A1 — publié le 20251205

L’invention concerne un circuit de protection (2) pour un système d’alimentation électrique (4) moyenne-tension, le système d’alimentation électrique ayant trois lignes de phase (L1, L2, L3), le circuit de protection comprenant : - au moins trois premiers transformateurs de courant (10, 12, 14), les premiers transformateurs de courant (10, 12, 14) ayant chacun un côté primaire et un côté secondaire, le côté primaire de chaque premier transformateur de courant étant couplé à une ligne de phase (L1, L2, L3) différente, - au moins trois deuxièmes transformateurs de courant (16, 18, 20), les deuxièmes transformateurs de courant ayant chacun un côté primaire et un côté secondaire, les côtés primaires des deuxièmes transformateurs de courant étant connectés aux côtés secondaires des premiers transformateurs de courant, - au moins deux thermofusibles (28), les thermofusibles (28) étant chacun connectés en parallèle aux côtés primaires des deuxièmes transformateurs de courant. Figure à publier avec l’abrégé : Figure unique Circuit de protection d’un système d’alimentation électrique triphasé Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un circuit de protection pour un système d'alimentation électrique moyenne-tension utilisant un actionneur de déclenchement. Etat de la technique antérieure Il est connu du document EP 2 079 140 un circuit de protection comprenant trois transformateurs de courant couplés chacun directement à une ligne de phase et trois thermofusibles connectés entre les bornes de sortie du transformateur de courant. Toutefois, ce circuit de protection comprend des transformateurs de courant couplés aux lignes de phase ayant un volume important. Il est souhaité, pour réduire les coûts, d’utiliser des transformateurs de courant basse puissance peu volumineux. Ces transformateurs ne peuvent pas délivrer une puissance aussi élevée, ce qui fait obstacle à leur utilisation avec les chaînes des composants connues des actionneurs de déclenchement. Il est également connu d’avoir deux électro-aimants ou plus dans la chaîne des composants de l’actionneur de déclenchement pour déclencher la coupure du système d’alimentation, ce qui prend de la place au sein de ces composants. Enfin, le nombre de variantes de thermofusible nécessaires pour couvrir la gamme des caractéristiques de déclenchement souhaitée par les utilisateurs est généralement élevé. Présentation de l’invention Un premier but de la présente invention est de proposer un circuit de protection compact notamment par utilisation de transformateurs de traversée basse consommation couplés aux phases. Un deuxième but de la présente invention est de réduire le nombre de variantes de fusible de fusible pour simplifier l’exploitation du système d’alimentation. Un troisième but de la présente invention est de proposer un circuit de protection ayant faible coût de fabrication et présentant une faible consommation électrique. Un quatrième but de la présente invention est de proposer un circuit de protection fiable et robuste. La présente invention a pour objet un circuit de protection pour un système d’alimentation électrique moyenne-tension, le système d’alimentation électrique ayant trois lignes de phase, le circuit de protection comprenant : - au moins trois premiers transformateurs de courant, les premiers transformateurs de courant ayant chacun un côté primaire et un côté secondaire, le côté primaire de chaque premier transformateur de courant étant couplé à une ligne de phase différente, - au moins trois deuxièmes transformateurs de courant, les deuxièmes transformateurs de courant ayant chacun un côté primaire et un côté secondaire, les côtés primaires des deuxièmes transformateurs de courant étant connectés aux côtés secondaires des premiers transformateurs de courant, - au moins deux thermofusibles, les thermofusibles étant chacun connectés en parallèle aux côtés primaires des deuxièmes transformateurs de courant. Avantageusement, ce circuit de protection fonctionne avec des fusibles de faible taille, de faible coût et faciles à changer car ils ne nécessitent pas d’intervenir au côté moyenne tension de la cellule. Avantageusement, les deuxièmes transformateurs de courant réalisent une adaptation de courant et une adaptation en tension entre les secondaires des premiers transformateurs de courant et l’entrée de l’actionneur de déclenchement. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre. Elles peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - les bornes des côtés primaires des deuxièmes transformateurs de courant sont connectées entre eux en un point de connexion selon une configuration en étoile et dans lequel le circuit de protection comprend au moins une borne de terre connectée au point de connexion. Avantageusement, le circuit de protection détecte les défauts de surintensité et les défauts de terre. - les premiers transformateurs de courant comprennent des transformateurs de type à traversée. - Le circuit comporte un unique actionneur de déclenchement configurer pour déclencher un disjoncteur, et au moins trois redresseurs de courant, les redresseurs de courant étant chacun connectés en entrée aux côtés secondaires des deuxièmes transformateurs de courant, les redresseurs de courant étant connectés en sortie audit actionneur de déclenchement. - les deuxièmes transformateurs de courant sont configurés pour écrêter l’intensité du courant en sortie des premiers transformateurs de courant. - les deuxièmes transformateurs de courant présentent une tension de saturation comprise entre une et deux fois la tension de fonctionnement de l’actionneur de déclenchement. - Les thermofusibles sont choisis parmi des fusibles ayant un courant nominal choisi parmi 3 Ampères, 5 Ampères et 7,5 Ampères. Avantageusement, le circuit de protection peut fonctionner sur une large plage de tension avec un nombre réduit de références de fusible. Avantageusement, le diamètre des fils électriques est plus faible. Avantageusement, il y a moins de perte de puissance dans les composants du circuit. Avantageusement, le circuit de protection est moins cher. - Les rapports de nombre d’enroulements entre le côté primaire et le côté secondaire des deuxièmes transformateurs de courant sont de 50/5, 100/5 et 200/5. Avantageusement, les deuxièmes transformateurs de courant réalisent un rôle écrêtage des courants entrant dans les deuxièmes transformateurs. Avantageusement, le nombre d’enroulements des premiers transformateurs est réduit. Avantageusement, le cout de production des premiers transformateurs secondaires est réduit. Avantageusement, les premiers transformateurs de courant ne comportent pas d'enroulements spécifiques pour l'actionneur de déclenchement. Il en résulte une plus grande compacité à un emplacement où la place disponible est réduite en particulier en raison de l'isolation entre les parties à la moyenne tension et la basse tension. - Le circuit comporte des résistances connectées chacune en parallèle et en entrée de chaque redresseur. L’invention concerne également un circuit électrique comprenant : - un système d’alimentation électrique moyenne-tension, le système d’alimentation électrique ayant trois lignes de phases, - un disjoncteur configuré pour couper le courant sur les lignes de phase, - un circuit de protection comme mentionnée dans les caractéristiques ci-dessus. Brève description des figures FIG. 1 est une vue schématique d’un circuit électrique selon l’invention. Description détaillée de l’invention Dans la présente description, les termes « amont » et « aval » sont à interpréter en fonction du sens du courant dans le circuit de protection. L’invention concerne un circuit électrique 1 et un circuit de protection 2. En référence à l’unique figure, le circuit électrique 1 comprend un système d’alimentation électrique 4, un circuit de protection 2 couplé au système d’alimentation électrique 4 et un disjoncteur 8 configuré pour couper le courant sur le système d’alimentation électrique 4. Le système d’alimentation électrique 4 est un système d’alimentation électrique à moyenne-tension. Le terme « moyenne-tension » fait référence à des tensions supérieures à 1 kV et inférieures à 52 kV. Le système d’alimentation électrique 4 est configuré pour transporter un courant alternatif triphasé. A cet effet, le système d’alimentation électrique 4 possède trois lignes de phases L1, L2, L3. Le disjoncteur 8 est connecté aux trois lignes de phase en amont du circuit de protection 2. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure et nullement limitatif, le disjoncteur 8 comprend trois contacts connectés chacun à une ligne de phase. Le circuit de protection 2 est connecté en aval du système d’alimentation électrique 4. Le circuit de protection 2 comprend trois transformateurs de courant 10, 12, 14 appelés premiers transformateurs de courant dans la suite de la description. De préférence, ces transformateurs de courant sont des transformateurs de type à traversée (en anglais « bushing transformer »). Ces transformateurs de courant présentent un côté moyenne-tension, dit côté primaire et un côté basse tension, dit côté secondaire. Le côté primaire de chaque premier transformateur de courant est couplé à une ligne de phase L1, L2, L3 du système d’alimentation électrique. Le circuit de protection 2 comprend en outre trois transformateurs de courant 16, 18, 20 appelés ci-après deuxièmes transformateurs de courant, trois bornes de terre 24, 25, 27 et deux thermofusibles 28. Les deuxièmes transformateurs de courant 16, 18, 20 possèdent chacun un côté primaire et un côté secondaire. Chaque deuxième transformateur de courant 16, 18, 20 est connecté à un premier transformateur de courant différent. Une borne 22 du côté secondaire des premiers transformateurs de courant 10, 12, 14 est connectée au côté primaire des deuxièmes transformateurs de courant 16, 18, 20. Les autres bornes 26 du côté secondaire des premiers transformateurs de courant 10, 12, 14 sont connectées chacune à une borne de terre 24, 25, 27. Deux deuxièmes transformateurs de courant 16, 18 sont propres à détecter une surintensité. Ils sont appelés ci-après deuxièmes transformateurs de courant de surintensité 16, 18. L’autre deuxième transformateur de courant 20 est propre à détecter un défaut de terre. Il est appelé ci-après deuxième transformateur de défaut de terre 20. Un thermofusible 28 est connecté en parallèle au côté primaire d’un deuxième transformateur de courant de surintensité 16. L’autre thermofusible 28 est connecté en parallèle au côté primaire de l’autre deuxième transformateur de courant de surintensité 18. Les bornes aval 30, 32 du côté primaire des deuxièmes transformateurs de courant de surintensité 16, 18 sont connectées à une borne amont 34 du deuxième transformateur de courant de défaut de terre 20 en un point de connexion 35 selon une configuration en étoile. La borne aval 36 du côté primaire du deuxième transformateur de courant de défaut de terre 20 est connectée électriquement à chaque borne de terre 24, 25, 27. Les deuxièmes transformateurs de courant 16, 18, 20 sont configurés pour écrêter l’intensité du courant en sortie des premiers transformateurs de courant 10, 12, 14. En particulier, les deuxièmes transformateurs de courant 16, 18, 20 présentent une tension de saturation au secondaire comprise entre une et deux fois la tension de fonctionnement de l’actionneur de déclenchement. Par exemple, les deuxièmes transformateurs de courant 16, 18, 20 présentent une tension de saturation au secondaire comprise entre une et deux fois la tension de fonctionnement de l’actionneur de déclenchement. Par exemple, la tension de saturation est comprise entre 4 Volts et 8 Volts. Enfin, le circuit de protection 2 comprend trois redresseurs de courant 38, 40, 42 et un actionneur de déclenchement 44. Chaque redresseur de courant est connecté en entrée au côté secondaire des deuxièmes transformateurs de courant 16, 18, 20 et en sortie à l’actionneur de déclenchement 44. De préférence, les redresseurs de courant 38, 40, 42 sont configurés pour écrêter la tension et limiter ainsi la puissance qui y est transmise. Avantageusement, cet écrêtage permet d’assurer que l’actionneur de déclenchement ne sera pas endommagé en cas de court-circuit au primaire des transformateurs. Les redresseurs 38, 40, 42 sont, par exemple, constitués par des ponts de diodes. De préférence, les ponts de diodes comprennent des diodes Schottky. L’actionneur de déclenchement 44 est propre à déclencher le disjoncteur 8. L’actionneur de déclenchement 44 est, par exemple, un actionneur de déclenchement à électroaimant. Avantageusement, le circuit de protection 8 comporte un unique actionneur de déclenchement. Ainsi, le circuit de protection est moins volumineux et moins couteux. De préférence, le circuit de protection 2 comporte trois résistances 50, 52, 54 connectées chacune en parallèle en entrée de chaque redresseur 38, 40, 42. Avantageusement, ces résistances permettent de limiter les surtensions et d’ajuster avec finesse le niveau du seuil de déclenchement. De préférence, le circuit de protection 2 comporte en outre un condensateur 56 connecté en parallèle de l’actionneur de déclenchement. De préférence, le circuit de protection 2 comporte une borne de terre 58 connectée à la borne négative de l’actionneur de déclenchement. En fonctionnement normal, lorsqu’un courant alternatif moyenne-tension est transporté par les lignes de phase L1, L2, L3, un courant alternatif est transmis aux deuxièmes transformateurs de courant 16, 18, 20 par l’intermédiaire des premiers transformateurs de courant 10, 12, 14. Le courant au primaire présente une amplitude d’environ 5 Ampères. Ce courant traverse principalement les thermofusibles 28. Un courant résiduel de faible amplitude est transmis au côté secondaire des deuxièmes transformateurs de courant 16, 18, 20. Ce courant est redressé par les redresseurs de courant 38, 40, 42. Ce courant résiduel présente une amplitude très faible. Cette amplitude est bien inférieure au seuil de déclenchement de l’actionneur de déclenchement 44. Le disjoncteur 8 n’est pas déclenché. En cas de court-circuit sur une des lignes de phase L1, L2, L3, un courant de forte amplitude est transmis au côté primaire d’un au moins des deux deuxièmes transformateurs de courant de surintensité16, 18 et à l’un au moins des deux thermofusibles 28. Ce courant présente une intensité supérieure au courant nominal des thermofusibles 28 de sorte que les thermofusibles fondent. La résistance des thermofusibles 28 augmente. L’intensité du courant transmis au côté secondaire des deuxièmes transformateurs de courant de surintensité 16, 18 augmente. Ce courant de forte intensité est redressé par les redresseurs 38, 42. Il est supérieur au seuil de déclenchement de l’actionneur de déclenchement 44. L’actionneur de déclenchement 44 déclenche le disjoncteur 8. En cas de défaut de terre sur une des lignes de phase L1, L2, L3, les courants arrivant au point de connexion 35 ne présentent plus la même amplitude. Le système n’est plus équilibré. Un courant circule sur la ligne 45 reliant le point de connexion 35 à la borne de sortie de masse 24. Un courant est transmis au côté secondaire du deuxième transformateur de défaut de terre. Ce courant est redressé par le redresseur 40. Ce courant est ensuite transmis à l’actionneur de déclenchement 44 et entraine le déclenchement du disjoncteur 8. Circuit de protection (2) pour un système d’alimentation électrique (4) moyenne-tension, le système d’alimentation électrique ayant trois lignes de phase (L1, L2, L3), le circuit de protection comprenant : - au moins trois premiers transformateurs de courant (10, 12, 14), les premiers transformateurs de courant (10, 12, 14) ayant chacun un côté primaire et un côté secondaire, le côté primaire de chaque premier transformateur de courant étant couplé à une ligne de phase (L1, L2, L3) différente, - au moins trois deuxièmes transformateurs de courant (16, 18, 20), les deuxièmes transformateurs de courant ayant chacun un côté primaire et un côté secondaire, les côtés primaires des deuxièmes transformateurs de courant étant connectés aux côtés secondaires des premiers transformateurs de courant, - au moins deux thermofusibles (28), les thermofusibles (28) étant chacun connectés en parallèle aux côtés primaires des deuxièmes transformateurs de courant. Circuit de protection (2) selon la revendication 1, dans lequel les bornes des côtés primaires des deuxièmes transformateurs de courant (16, 18, 20) sont connectées entre eux en un point de connexion (35) selon une configuration en étoile et dans lequel le circuit de protection comprend au moins une borne de terre (24 , 25, 27 ) connectée au point de connexion (35). Circuit de protection (2) selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel les premiers transformateurs de courant (10, 12, 14) comprennent des transformateurs de type à traversée. Circuit de protection (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, qui comporte un unique actionneur de déclenchement (44) configurer pour déclencher un disjoncteur (8), et au moins trois redresseurs de courant (38, 40, 42), les redresseurs de courant (38, 40, 42) étant chacun connectés en entrée aux côtés secondaires des deuxièmes transformateurs de courant (16, 18, 20), les redresseurs de courant étant connectés en sortie audit actionneur de déclenchement (44). Circuit de protection (2) selon la revendication 4, dans lequel les deuxièmes transformateurs de courant (16, 18, 20) sont configurés pour écrêter l’intensité du courant en sortie des premiers transformateurs de courant (10, 12, 14). Circuit de protection (2) selon l’une quelconque des revendications 4 et 5, dans lequel les deuxièmes transformateurs de courant (16, 18, 20) présentent une tension de saturation comprise entre une et deux fois la tension de fonctionnement de l’actionneur de déclenchement. Circuit de protection (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les thermofusibles (28) sont choisis parmi des fusibles ayant un courant nominal choisi parmi 3 Ampères, 5 Ampères et 7,5 Ampères. Circuit de protection (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les rapports de nombre d’enroulements entre le côté primaire et le côté secondaire des deuxièmes transformateurs de courant sont de 50/5, 100/5 et 200/5. Circuit de protection (2) selon l’une quelconque des revendications 4 à 8, qui comporte des résistances (50, 52, 54) connectées chacune en parallèle en entrée de chaque redresseur (38, 40, 42). Circuit électrique (1) comprenant : - un système d’alimentation électrique (4) moyenne-tension, le système d’alimentation électrique ayant trois lignes de phases (L1, L2, L3), - un disjoncteur (8) configurer pour couper le courant sur les lignes de phase, - un circuit de protection (2) conforme à l’une des revendications 4 à 9.