Source: https://fr.scribd.com/doc/205874927/B-61-21-plan-de-protection-des-reseaux-HTA
Timestamp: 2019-10-13 21:13:58+00:00
Document Index: 100655514

Matched Legal Cases: ["l'article 55", "l'article 45", 'art 1', 'art 2', 'art 1', 'art 2', 'art)\n150', 'art 2', 'art 1', 'art 2']

B.61-21 plan de protection des réseaux HTA | Réseau électrique | Puissance (physique)
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1 Structure des rseaux et typologie des dfauts .....................................................................................................9
1.1. - Structure des rseaux HTA
1.1.1. - Structure arborescente ......................................................9 1.1.2. - Structure coupure d'artre ......................................10 1.1.3. - Structure double drivation ....................................10 1.1.4. - Structure mixte des rseaux ruraux......... 11
1.2. - Typologie et analyse des dfauts
1.2.1. - Dfinitions ..................................................................................... 12 1.2.2. - Dfauts particuliers ....................................................... 13
1.3. - Classement des dfauts
1.3.1. - Dfinitions ..................................................................................... 14 1.3.2. - Nature des dfauts............................................................. 15 1.3.3. - Dfinition des coupures .............................................. 17
2 Plan de protection : objectifs et dfinitions ................................................................................................ 19
2.1. - Objectifs ................................................................................................... 19 2.2. - Qualits - Performances ......................................................... 19 2.3. - Organisation ....................................................................................... 19
3 Environnement du plan de protection
3.1. - Rglementation ................................................................................ 21
3.1.1. - Rglementation franaise ......................................... 21 3.1.2. - Pratiques europennes ............................................... 21
3.2. - Les diffrentes possibilits de mise la terre du neutre HTA ......................................................... 22
3.2.1. - Les diffrentes solutions techniques........... 22 3.2.2. - Critres de choix en faveur de l'une ou l'autre solution .............................................. 22
3.3. - Choix du rgime de neutre par EDF
3.3.1. - Les dispositions actuelles ......................................... 23 3.3.2. - Les dispositions immdiates ................................. 24 3.3.3. - Les dispositions futures .............................................. 25 3.3.4. - Mise la terre du neutre HTA en un seul point ........................................................................................25
B 6 1 - 2 1
4 Evolution technologique des matriels ........... 27
4.1. - Palier lectromcanique
4.1.1. - Avantages principaux ................................................... 27 4.1.2. - Inconvnients ........................................................................... 27
4.2. - Palier lectronique ....................................................................... 27 4.3. - Palier 86 ................................................................................................... 28
5 Principes des protections et automatismes.. 31
5.1. - Protections contre les dfauts entre phases
5.1.1. - Principe de rglage en intensit des relais de courant de phase .................................... 31 5.1.2. - Fonctionnement et slectivit ........................ 31
5.2. - Protections contre les dfauts entre phase et terre ....................................................................................................... 34
5.2.1. - Rappel lectrotechnique : impdance de limitation 300 A ou 150 A................................... 34 5.2.2. - Protection ampremtrique temps constant ........................................................................................... 35 5.2.3. - Protection ampremtrique deux seuils homopolaires temps constant ... 37 5.2.4. - Protection ampremtrique temps dpendant (ou temps inverse) ...................... 39 5.2.5. - Protection wattmtrique homopolaire ........ 40 5.2.6. - Protection voltmtrique homopolaire .......... 43 5.2.7. - Protections contre les dfauts rsistants.. 44
5.3. - Protections du transformateur HTB/HTA ............ 44
5.3.1. - Protections internes ......................................................... 44 5.3.2. - Protections externes ........................................................ 44 5.3.3. - Protection de masse cuve ........................................ 45
5.4. - Protections des diffrents lments entre le disjoncteur HTB et le disjoncteur arrive ............. 46
5.4.1. - Liaisons HTB .............................................................................. 46 5.4.2. - Liaison entre transformateur HTB/HTA et tableau HTA (figure 20) ......... 46 5.4.3. - Masse grille .................................................................................. 47 5.4.4. - Protections du systme de mise la terre du neutre HTA ........................................... 48
5.5. - Protections masse tableau et jeu de barres ......... 48
5.5.1. - Masse tableau ........................................................................... 48 5.5.2. - Protection jeu de barres ........................................... 50
5.6. - Automates de reprise de service
5.6.1. - Elimination des dfauts ........................................ 51 5.6.2. - Automatismes de Renclenchements Rapides et Lents ............................................................... 51
5.6.3. - Rechercheur de terre rsistante................ 54 5.6.4. - Automatisme de permutation transformateur HTB/HTA (ATLT)............. 56 5.6.5. - Disjoncteur shunt ........................................................ 58
5.7. - Automatismes d'exploitation
5.7.1. - Automatisme condensateurs ................................. 60 5.7.2. - Automatisme Tlcommande Centralise Frquence Musicale (TCFM) ............................................................................................... 61 5.7.3. - Automatisme dlestage frquencemtrique ............................................................. 62 5.7.4. - Automatisme rgulation de tension ............ 62
6 Principes et organisation du plan de protection .................................................................................................. 63
6.1. - Principes gnraux d'limination des dfauts 63 6.2. - Organisation du plan de protection .......................... 63
6.2.1. - Principes ......................................................................................... 63 6.2.2. - Application au palier classique ...................... 64 6.2.3. - Palier 1986 .................................................................................. 66
6.3. - Protections dparts HTA
6.3.1. - Protection contre les dfauts entre phases ................................................................................................. 68 6.3.2. - Protection contre les dfauts phase-terre .................................................................................. 69 6.3.3. - Conditions de mise en uvre d'une protection wattmtrique sur les dparts HTA ................................................................................ 69 6.3.4. - Temporisation .......................................................................... 72 6.3.5. - Rgime Spcial d'Exploitation (RSE) ....... 73
6.4. - Coordination avec le Disjoncteur Renclencheur en Rseau (DRR) .................................. 74
6.4.1. - Le fonctionnement du DRR ...................................... 75 6.4.2. - Botier de Coordination des Renclenchements (BCR) ........................................... 76 6.4.3. - Illustration du fonctionnement ........................... 77 6.4.4. - Fonctionnement en cas de RSE .......................... 78
6.5. - Protections arrives HTA ....................................................... 79
6.5.1. - Principes de rglage ........................................................ 79 6.5.2. - Arrives en simple attache ...................................... 79 6.5.3. - Arrives en multi-attaches ....................................... 79 6.5.4. - Temporisation .......................................................................... 80 6.5.5. - Protection de secours du disjoncteur arrive (T3-T2) ........................................................................ 81
6.6. - Protection liaison
6.6.1. - Liaison entre transformateur HTB/HTA et tableau HTA .......................................... 81 6.6.2. - Protections complmentaires de la mise la terre du neutre HTA ............................ 83
6.7. - Protections masse tableau, masse cuve, masse grille .......................................................................................... 85 6.8. - Protection jeu de barres HTA ............................................ 86
7 Rglage des protections ampremtriques homopolaires HTA : limites et compromis possibles ............................................................... 89
7.1. - Les limites du plan de protection homopolaire actuel ..................................................................... 89
7.1.1. - Les principes actuels ....................................................... 89 7.1.2. - Les volutions ........................................................................... 89 7.1.3. - Les contraintes ........................................................................ 90
7.2. - Les adaptations possibles
7.2.1. - Adaptation de rglage.................................................... 90 7.2.2. - Mise niveau des protections dparts ... 90
8 Le fonctionnement du plan de protection et ses limites ....................................................... 93
8.1. - Fonctionnement des protections
8.1.1. - Dfauts non permanents ............................................ 93 8.1.2. - Dfauts permanents ......................................................... 93 8.1.3. - Dclenchements d'arrives HTA ...................... 94
8.2. - Analyse des dysfonctionnements des protections et du contrle commande
8.2.1. - Ouvertures intempestives des disjoncteurs de dpart ................................................ 95 8.2.2. - Ouvertures intempestives des disjoncteurs arrives HTA ....................................... 96 8.2.3. - Dclenchements des transformateurs HTB/HTA ........................................................................................ 99
1 Structure des rseaux et typologie des dfauts
Le choix d'un plan de protection est directement li au choix de la structure et du mode d'exploitation du rseau, ainsi que du rgime de neutre qui lui est appliqu. Les choix sont eux-mmes le rsultat d'un compromis entre des exigences de qualit de la fourniture la clientle, de matrise des surtensions, de simplicit et de cot. Les structures de rseaux peuvent tre classes en trois types : 1.1.1. - Structure arborescente Cette structure est applique essentiellement aux rseaux ruraux raliss en technique arienne et desservant des zones faible densit de charge. Structure arborescente
Poste HTB/HTA (cellule avec disjoncteur)
IAT IACM
Ossature principale Ligne secondaire IACT - Interrupteur arien creux de tension IACM - Interrupteur arien commande manuelle IAT - Interrupteur arien tlcommand
Structure des rseaux et typologie des dfauts
1.1.2. - Structure coupure d'artre Cette structure est utilise dans les agglomrations ou dans les zones "devenir agglomr". Structure en coupure d'artre
Poste HTB/HTA
1.1.3. - Structure double drivation Cette structure est employe dans les zones urbaines. Il existe un verrouillage entre les deux interrupteurs pour viter une alimentation simultane par les deux cbles. Structure double drivation
Ces deux dernires structures sont appliques aux zones densit de charge plus importante et en particulier aux rseaux souterrains qui, de par leur dlai de dpannage, ncessitent des possibilits de trononnement et de reprise.
Ces trois structures sont exploites en dparts non boucls de faon permanente. Les bouclages ne sont effectus que pendant la dure minimale permettant les reports de charge sans coupure de la clientle. On admet que le plan de protection fonctionne de manire dgrade lors de ces bouclages occasionnels.
En 1992, 79 % des rseaux taient ariens, 21 % souterrains. La volont de matriser les incidents gnraliss d'origine climatique (tempte, neige collante, givre), la satisfaction des besoins d'amlioration de l'environnement (protocole Etat-EDF du 25 aot 1992), font apparatre des structures mixtes. L'amlioration de la technologie des cbles et la diminution des cots grce la pose mcanise contribueront acclrer cette tendance. 1.1.4. - Structure mixte des rseaux ruraux Structure d'un rseau rural
Cble souterrain Bouclage avec un autre dpart Autre rseau arien Ossature arienne Pont en arien IACM Interrupteur arien tlcommand Remonte Aro Souterraine (RAS) Disjoncteur renclencheur en rseau Armoire de drivation Point tlcommand 1 3 directions
Poste socle
L'volution de la nature des rseaux aura pour consquence P a g e 1 1 une volution du rgime de neutre, et par consquent du plan de protection, afin de matriser les surtensions et d'atteindre nos objectifs de qualit.
1.2.1. - Dfinitions En fonction du nombre de conducteurs affects : a) Monophas Il s'agit d'un dfaut entre une phase et la terre. b) Biphas Il s'agit d'un dfaut entre deux phases par l'intermdiaire de la terre ou non. c) Triphas Il s'agit d'un dfaut entre trois phases par l'intermdiaire de la terre ou non. En fonction de la localisation du dfaut : a) Dfaut simple Il est localis en un seul point : le courant de retour via la terre locale passe toujours dans l'impdance de mise la terre du neutre, si elle existe ; le courant de dfaut bi ou triphas reste circonscrit aux conducteurs actifs au sige du dfaut. b) Dfaut double Les dfauts doubles la terre rsultent gnralement d'une volution des tensions du rseau suite un premier dfaut monophas simple : un second dfaut affecte l'une des deux phases non intresses par le premier dfaut ; ce second dfaut n'a pas lieu au mme endroit que le premier. Exemple de dfauts
Page 12 Dfaut monophas (dfaut simple) Dfaut biphas terre (dfaut simple) Dfaut triphas (dfaut simple) Dfaut biphas (dfaut double)
1.2.2. - Dfauts particuliers a) Dfaut double Ces dfauts (actuellement environ 5 % du nombre total des dfauts) peuvent provoquer des dgts importants sur les rseaux HTA et BT et les installations BT de la clientle (figures 5 et 6). Dfaut double
1 U12 U23 Courant de dfaut U31 2
Lorsqu'un dfaut la terre apparat sur une phase du rseau HTA, il s'accompagne d'une monte en potentiel des deux autres phases par rapport la terre. Si le dfaut est franc, ou lors d'un fonctionnement du disjoncteur shunt, cette monte en potentiel atteint la tension compose. Elle est de plus susceptible de s'accompagner de phnomnes transitoires frquence leve. Lorsqu'un point faible existe en rseau sur une de ces deux phases saines, un second dfaut peut alors apparatre. Un courant de court-circuit biphas apparat et transite par les terres locales des dfauts. Le calcul prcis est donn au chapitre 2 du B 61-24. b) Rupture de conducteur Ces dfauts (estims actuellement 20 % des dfauts "ariens") peuvent prsenter un risque pour les tiers dans le cas o le conducteur tombe terre et lorsqu'il n'est pas dtect cause de la faible valeur du courant de dfaut (voir document B 61-24 chapitre 2). B 6 1 - 2 1 Conducteurs la terre ct poste source : Page 13 le courant de dfaut engendr dpend de la rsistivit du sol : clture, terrain sableux...
Conducteurs la terre ct charge : le courant de dfaut ct HTA est extrmement faible quelle que soit la rsistance du dfaut. Il dpend de la charge aval au transformateur HTA/BT. A titre d'exemple un dfaut franc se produisant avec charge aval de 50 kW sous 20 kV se traduira par un courant de dfaut d'environ 0,5 A. Le calcul est dvelopp dans le document B 61-24 chapitre 2. c) Rupture de conducteur Rupture de pont sur ligne arienne sans contact la masse figure n 7 (ligne arienne) Ces dfauts se produisent lors d'une rupture d'un pont entre deux lments de rseau. Il n'y a aucun risque pour les tiers du fait de l'absence de contact avec la masse. Les ponts ou bretelles sont des liaisons dmontables les plus courtes possibles. Elles permettent des liaisons lectriques de part et d'autre d'un support d'arrt ou d'ancrage, entre rseau d'ossature et de drivation, et pour le raccordement d'appareillage de rseau.
1.3.1. - Dfinitions Le classement actuel des dfauts se fait en fonction de la faon dont ils sont traits par les automatismes de reprise de service (renclencheurs). a) Dfauts auto-extincteurs : ils disparaissent naturellement avant fonctionnement des protections, en une dure infrieure environ 100 ms. b) Dfauts fugitifs : ils ncessitent le fonctionnement des protections et sont limins par les automatismes de reprise de service aprs une ouverture d'environ 0,3 s ou par le disB 6 1 - 2 1 joncteur shunt (voir paragraphe 5.6). Page 14 c) Dfauts semi-permanents : ils ncessitent le fonctionnement des protections et sont limins par les automatismes de reprise de service l'issue du 1er ou du 2me renclenchement lent (voir paragraphe 5.6).
d) Dfauts permanents : ils ne sont pas limins par les renclenchements et ncessitent une intervention de l'exploitant (voir paragraphe 5.6). e) Dfauts volutifs : dfaut monophas voluant au mme lieu en dfaut biphas ou triphas (accompagn d'un creux de tension perceptible par les clients). f) Dfauts intermittents : ce sont des dfauts monophass de dure de 10 20 ms qui se ramorcent selon une priodicit gnralement comprise entre 100 et 200 ms. On les trouve actuellement sur les rseaux souterrains (1 % des dfauts) et surtout sur les rseaux compenss. * Autres appellations : dfauts auto-extincteurs ramorants ; dfauts auto-extincteurs ramorage priodique. 1.3.2. - Nature des dfauts a) Typologie La frquence et la rpartition des dfauts sur un rseau lectrique dpendent de la nature du rseau et de la technologie des matriels utiliss. Le tableau ci-aprs montre l'volution des dfauts en nombre et en pourcentage entre 1967 (H75 ter) et 1991 : Evolution des dfauts
H 75 ter (1967)
Dfaut non permanent (1)
Rseau mixte actuel (1991) mixte (2)
76 3 4 8 4 5 % % % % % %
Monophas Biphas isol Biphas terre Triphas volutif Double
67 % 33 % 95 %
non comptabilis
100 % Permanent
Monophas Biphas isol Biphas terre Triphas volutif
40 9 3 6 42
67 5 4 7 17
100 % 150 dfauts/ 100 km 100 % 130 dfauts/ 100 km
(1) Hors auto - extincteur (2) Rseau chantillon (analyse de 6500 dfauts)
On remarque principalement : une augmentation du pourcentage des dfauts monophass permanents et non permanents ; une diminution importante des dfauts volutifs pour les dfauts permanents. La remise niveau progressive de nos rseaux lie l'apparition de matriels isols (bornes embrochables, cbles, etc.) est sans doute la cause principale de cette volution. Il apparat galement un pourcentage non ngligeable de dfauts doubles (5 %). Trs peu sont permanents. Il faut noter que ces dfauts n'taient pas comptabiliss dans la H75 ter. b) Valeur des rsistances des dfauts monophass Une tude sur l'chantillon de 6 500 dfauts permet d'tablir une rpartition des dfauts permanents monophass dans des plages de valeur de rsistances. La connaissance de cette rpartition est intressante tant vis-vis de la sollicitation du dispositif de recherche de terre rsistante que de la mise en uvre des protections wattmtriques directionnelles homopolaires (voir le paragraphe 6.3.3). Valeur des rsistances des dfauts permanents monophass
figure n 8
% Def. 25 % 20 %
5% R. Ohms
20 40 80 150 200 260 300 40 80 150 200 260 300
1.3.3. - Dfinition des coupures Dans les futurs contrats commerciaux, il sera fait appel aux notions de : a) coupure brve : dure entre 1 s et 1 min. ; les dfauts semi-permanents entrent dans cette catgorie ; b) coupure longue : dure suprieure 1 min ; les dfauts permanents entrent dans cette catgorie. Nota : Les dfauts fugitifs provoquent des creux de tension qui rpondent la dfinition suivante : Un creux de tension est dfini par une diminution de tension de 10 100 % de l'amplitude de la tension pendant un intervalle de temps de 0,01 s. 1 s (coupure trs brve).
2 Plan de protection : objectifs et dfinitions
2.1. - Objectifs
Un systme de protection doit : Prserver la scurit des personnes et des biens. Eviter la destruction partielle ou totale des matriels. Assurer la meilleure continuit de fourniture possible.
2.2. - Qualits - Performances
Pour atteindre ces objectifs, il est ncessaire d'obtenir le meilleur compromis entre : la sensibilit, qui est l'aptitude des protections dtecter les dfauts, notamment les dfauts trs rsistants qui peuvent mettre en pril la scurit des tiers ; la slectivit, qui permet de n'liminer que la partie en dfaut ; la rapidit , pour rduire les consquences nfastes des courts-circuits ; la fiabilit, qui est l'aptitude des protections viter les dclenchements intempestifs (scurit) et assurer le bon fonctionnement en cas de dfaut (sret) ; la simplicit, pour faciliter la mise en uvre et la maintenance ; le cot du systme. Ce compromis est d'autant plus difficile trouver que ces exigences sont contradictoires, par exemple la slectivit et la rapidit, la scurit et la sret.
2.3. - Organisation
L'implantation des protections doit tre conue pour : liminer les dfauts en sparant l'lment dfectueux par un organe de coupure (disjoncteur, fusible) ; liminer un dfaut par une protection amont quand une protection ou un organe de coupure aval est dfaillant ; assurer ventuellement des protections de secours (redondance des protections) ; protger certains matriels spcifiques : transformateurs, tableaux HTA, condensateurs HTA... ; permettre la modification temporaire des fonctionnements (sensibilit, rapidit, etc.), pour effectuer certaines oprations d'exploitation : travaux sous tension, mise en parallle de B 6 1 - 2 1 Page 19 transformateurs... L'ensemble de ces dispositions est appel plan de protection.
3.1. - Rglementation
3.1.1. - Rglementation franaise Les nouveaux ouvrages de distribution d'nergie lectrique (au sens de la loi du 15 juin 1906) doivent tre conformes l'arrt interministriel du 2 avril 1991. Deux articles de cet arrt concernent plus particulirement l'environnement du plan de protection. a) La protection contre les contacts indirects sur les rseaux HTA est dcrite l'article 55 "La mise la terre du point neutre des transformateurs d'alimentation HTA s'effectue par l'intermdiaire d'une impdance de faible valeur. Cette impdance doit avoir une valeur assez faible pour permettre le fonctionnement correct des protections, mais assez leve pour limiter l'intensit du courant de court-circuit la terre. La protection du rseau s'effectue avec des systmes automatiques qui dtectent les dfauts sur les masses ou la terre et les liminent dans des conditions compatibles avec la scurit des personnes. Cette mesure autorise le maintien en service lors de la recherche des dfauts condition que l'intensit soit limite une valeur n'engendrant pas de tension dangereuse (c'est-dire l'exploitation dfaut maintenu). Lorsque des tensions dangereuses risquent d'apparatre, des essais de renclenchements sont autoriss mais ils doivent conduire : soit l'limination du dfaut ; soit au dclenchement du disjoncteur". b) La protection contre les contacts indirects sur les rseaux BT est dcrite dans l'article 45 "Les montes en potentiel temporaires rsultant d'un dfaut d'isolement des parties HTA/BT ne doivent pas se traduire par une monte en potentiel des conducteurs BT excdant 1 260 V. L'isolement des matriels BT est donc fix 1 500 volts minimum(1 260 + 240 = 1 500 V)". 3.1.2. - Pratiques europennes Dans le cadre du plan de protection actuel, EDF procde la B 6 1 - 2 1 Page 21 mise hors tension de ses ouvrages lors d'un dfaut HTA. Diffrentes pratiques existent. Ainsi, en Allemagne, en Suisse et dans d'autres pays on maintient la fourniture pendant la recherche d'un dfaut. Le neutre HTA est soit mis la terre au travers d'une bobine de compensation (aussi appele bobine
Environnement du plan de protection
de "Petersen"), soit isol. En revanche, dans d'autres pays, on dclenche le disjoncteur du dpart sur apparition d'un dfaut. Le neutre HTA peut toutefois tre mis la terre galement avec une bobine de compensation (Sude).
3.2. - Les diffrentes possibilits de mise la terre du neutre HTA
Sur les rseaux de distribution, la mise la terre du neutre HTA dtermine d'une manire essentielle les caractristiques des dfauts la terre lorsque ceux-ci se produisent. L'attention particulire apporte ce problme est justifie par le fait que, sur les rseaux de distribution HTA, 70 80 % des dfauts sont monophass. 3.2.1. - Les diffrentes solutions techniques a) Neutre isol b) Neutre mis la terre par impdance de compensation du courant capacitif rsiduel du rseau c) Neutre mis la terre par une impdance limitatrice (rsistance ou ractance) d) Neutre mis directement la terre et ventuellement distribu sur le rseau HTA Le tableau ci-aprs prsente une comparaison de ces solutions techniques. 3.2.2. - Critres de choix en faveur de l'une ou l'autre solution a) Caractristiques des rseaux HTA : niveau de tension ; rseau arien ou souterrain ; longueur ; nombre et typologie des dfauts affectant le rseau ; rsistivit des sols. b) Objectifs que l'on se donne pour leur exploitation : valeurs de surtensions admissibles pour assurer la coordination des isolements des matriels du rseau de distribution et des rseaux environnants (France Tlcom, ...) ainsi que la scurit des personnes ; qualit de la fourniture ; limitation des phnomnes d'induction sur les rseaux voisins. B 6 1 - 2 1 P a g e 2 2 c) Contexte rglementaire d) Cot compar des diffrentes solutions et de leur niveau de performances Le plan de protection et ses caractristiques sont dpendants du rgime de neutre HTA retenu.
Maquette Rgime du Neutre HTA Manipulation : B9
Tableau comparatif des diffrents rgimes de neutre HTA
Neutre mis Neutre mis la terre la terre par impdance par impdance de compensation limitatrice Neutre mis la terre directement et distribu
Neutre mis la terre directement
Type de rseaux HTA
Infrieur 30 A
Infrieur q.q. dizaines d'A
Quelques centaines d'A
Quelques milliers d'A
Rseaux HTA avec Tous types de courant capacitif rseaux HTA rsiduel infrieur 30 A : rseaux de cbles courts (longueur globale < 10 km) rseaux uniquement ariens Japon Italie Europe du Nord Europe de l'Est
Tous types de rseaux HTA
Condition : Prises de terre correctes
Condition : Bonnes prises de terre
Zone d'influence Matrise des surtensions et perturbations induites Sensibilit des protections Cot de la mise la terre du neutre HTA Qualit de fourniture Niveau d'isolement du rseau
Pays anglo-saxons USA Canada Australie Bonne si neutre distribu Moyenne mauvaise si charges monophases Moyen lev (distribution du neutre HTA) Moyenne mauvaise Faible
Bonne si I dfaut < 30 A
Nul Moyenne bonne
Moyen lev Bonne
Nul Moyenne mauvaise Faible
Bon Bon (tenue la tension (tenue la tension compose) compose)
La politique actuelle est donne dans le chapitre A 13.11 du Guide Technique. 3.3.1. - Les dispositions actuelles Elles sont dfinies par la circulaire H75 ter dite par la Direction des Etudes et Recherches en 1967. Cette circulaire s'appuyait sur la typologie des rseaux suivants : B 6 1 - 2 1 rseaux HTA de type radial ; Page 23 et rseaux HTA de type : - soit uniquement souterrain (pour les agglomrations urbaines) ; - soit uniquement arien.
BP 3 Maquette Rgime du Neutre HTA Manipulations : A1 - A2 - A3 - A4 A5 - A6 - B7 - C3
Elle proposait les choix suivants : a) Rseaux ariens Mise la terre du neutre HTA par impdance de limitation "300 A" : le courant de dfaut tait bien gal 300 A, puisque le courant capacitif rsiduel des rseaux ariens est ngligeable. Utilisation d'un disjoncteur shunt : celui-ci permet d'liminer les dfauts fugitifs sans coupure de la clientle (voir le paragraphe 5.6.5). b) Rseaux souterrains Mise la terre du neutre HTA par impdance de limitation "1 000 A" : la valeur des prises de terre sur ces rseaux est trs faible. En effet, les crans des cbles sont rgulirement au contact de la terre par l'intermdiaire des botes de jonction ou de drivation des cbles, en plus de l'existence ventuelle de la cblette de terre (supprime partir de 94). De ce fait, les risques de monte en potentiel des masses restent faibles et le courant de dfaut est important, donc facile dtecter. Ces choix permettaient d'utiliser des protections simples de type ampremtrique temps constant (voir le paragraphe 5.2.2). 3.3.2. - Les dispositions immdiates Le dveloppement des dparts mixtes et la prvision de l'avenir ncessitent de rexaminer les dispositions de la circulaire H75 ter. Cependant, les caractristiques des rseaux souterrains n'ont pas volu et, pour ces rseaux, les dispositions de la circulaire H75 ter sont donc conserves. Pour les rseaux ariens et mixtes, le dveloppement du rseau souterrain et l'intrt de rduire le niveau des surtensions ont amen mettre disposition des Centres les dispositions immdiates. Cette tape est une solution d'attente mais qui se rvle simple, facile de mise en uvre (le plan de protection et tous les accessoires de rseaux sont conservs) et peu coteuse. Les dispositions immdiates s'appliquent aux rseaux suivants : a) Rseau peu capacitif (l'influence du courant capacitif est faible sur la valeur du courant de dfaut) : le courant capacitif global du rseau est infrieur 100 A. Mise la terre par rsistance "150 A" (soit 80 pour un rseau de 20 kV).
Maquette Rgime du Neutre HTA Manipulations : B6 - C1 - C2
b) Rseau moyennement capacitif (le courant capacitif n'est pas ngligeable dans la valeur du courant de dfaut) : le courant capacitif est suprieur 100 A. Mise la terre par bobine et rsistance (bobine zigzag de x valeur j40 avec un facteur de qualit Q = 6 = , en srie r avec une rsistance R = 40 ). c) Rseau trs capacitif (le courant capacitif est prpondrant dans la valeur du courant de dfaut) : il s'agit de cas particuliers ncessitant une tude spcifique. Ces dispositions immdiates permettent de pallier aux problmes actuels mais seront insuffisantes l'avenir, la fois pour les problmes de surtensions et pour les objectifs de qualit de fourniture qui s'imposent EDF (rduction des coupures et creux de tension).
Maquette Rgime du Neutre HTA Manipulations : D - D1 - D2
3.3.3. - Les dispositions futures Mise la terre par une impdance de compensation. A l'horizon 1996, et pour les rseaux HTA ariens et mixtes, le neutre HTA commencera tre mis la terre par une impdance de compensation. Il sera alors ncessaire de mettre niveau les postes sources et les rseaux. Ainsi, les surtensions seront notablement rduites (le courant de dfaut monophas passant moins de 60 A au lieu de 150 A ou 300 A). La qualit de fourniture sera notablement amliore. Toutefois, les dfauts polyphass et les dfauts doubles auront des consquences identiques puisque non limits par la mise la terre du neutre HTA. Ces dfauts tant souvent dus une volution d'un dfaut monophas (voir le paragraphe 1.2.1), l'entretien du rseau et une bonne coordination des isolements seront toujours ncessaires. 3.3.4. - Mise la terre du neutre HTA en un seul point Les diffrents rgimes de neutre voqus ci-dessus reposent sur le fait que le neutre HTA n'est mis la terre de manire volontaire qu'en un seul point. Ainsi, la partie HTA des transformateurs HTA/BT, les points neutres des autotransformateurs et des condensateurs HTA ..., ne sont pas relis la terre. Ceci explique aussi que la partie HTA des transformateurs de tension pour organes de manuvre tlcommands est raccorde entre phases. Cette remarque s'ap- B 6 1 - 2 1 Page 25 plique aussi aux sources de production autonome. Les capacits homopolaires des cbles HTA dans cette conception constituent un phnomne perturbateur. Ce phnomne est pris en compte grce aux dispositions prsentes dans ce chapitre.
4 Evolution technologique des matriels
A l'origine, l'ensemble des quipements constituant les circuits de contrle-commande a t ralis sous une forme lectromcanique (relais de mesure, relais de dcouplage, temporisation, ...) et toutes les fonctions taient ralises sous forme de botiers ou de coffrets regroupant diffrents relais. Cette technologie "lectromcanique", unique jusqu'en 1968, prsentait diffrents avantages et inconvnients. 4.1.1. - Avantages principaux On peut citer : insensibilit importante aux phnomnes harmoniques, aux surtensions et aux perturbations lectromagntiques ; modification aise des circuits ; dbrochabilit des lments individuels ; fonctionnement visible des circuits (ouverture et fermeture des contacts de relais). 4.1.2. - Inconvnients Il faut noter plus particulirement : encombrement important ; manque de prcision et de fidlit dans le temps (en particulier pour les relais temporiss) ; inadaptation avec l'augmentation des puissances de court-circuit (non fonctionnement du relais du fait de leur saturation) ; fragilit de certaines pices mcaniques (pivots, ...) ; fourchette importante au niveau des seuils de rglage des relais de mesure (pourcentage de dgagement).
4.2. - Palier lectronique
Aussi, entre 1968 et 1970, les constructeurs ont commenc utiliser quelques composants lectroniques dans leurs quipements (exemple relais B 211 A de Delle-Alsthom, relais ITD de CCEE...) et l'volution vers une technologie lectronique est apparue comme inluctable. Mais, trs rapidement sur les premiers matriels, certains inconvnients pressentis se sont vus confirms, en particulier la sensibilit aux harmoniques, et une faiblesse des circuits et comB 6 1 - 2 1 posants face aux surtensions et aux parasites. Page 27 Un palier technologique a ainsi t tabli par des spcifications EDF en 1975, date partir de laquelle a t gnralise l'utilisation de composants lectroniques dans la quasi-totalit des quipements, les fonctions de dcouplage tant toutefois maintenues au moyen de relais lectromcaniques.
Evolution technologique des matriels
Les caractristiques principales taient : inhibition de la protection entre 50 et 100 ms ; filtrage du relais homopolaire aux harmoniques ; tenue dilectrique : 2 kV durant 1 mn et 5 kV choc (onde normalise : 1,2/50 s). Quant la filerie servant de support aux changes d'informations et d'ordres entre les quipements, elle a t maintenue sous sa forme traditionnelle en fils individuels sous goulottes, et en liaisons en cbles multiconducteurs basse tension (cbles de type U 1000 R 02 V par exemple). Une tape technologique a cependant t franchie vers 1970 au niveau des cbles BT, avec la mise en place de cbles crans (cuivre, annels) de protection contre les perturbations lectromagntiques, afin d'viter les surtensions induites dans les conducteurs (avec mise la terre des crans aux deux extrmits des cbles ; cbles HN 33 S 34). L'utilisation de l'lectronique a alors permis d'obtenir des protections plus prcises et avec moins de drive dans le temps.
4.3. - Palier 86
L'utilisation de l'lectronique a permis de limiter les nergies utilises. La filerie a pu tre totalement remanie, les goulottes et les fils BT ont disparu et ont t remplacs par une filerie de structure analogue celle des installations tlphoniques, avec un rpartiteur central dans lequel transitent et sont dcouples toutes les informations : c'est le palier 86. Cette tape a galement permis la gnralisation des alimentations 48 V des circuits de contrle commande alors que prcdemment l'ensemble des alimentations ( l'exception de celles concernant les circuits de tlcommande) tait ralis en 125 V. En outre, il a t possible de dvelopper des protections nouvelles, les protections temps dpendant et les protections wattmtriques homopolaires (voir les paragraphes 5.2.4 et 5.2.5) qui taient impossibles raliser par du relayage lectromcanique. Ces protections sont de type sans alimentation auxiliaire (sauf les protections wattmtriques homopolaires), c'est--dire que les transformateurs de courant sont la fois des capteurs et sources d'nergie. Ces protections lectroniques prsentent toutefois l'inconvnient d'tre de type "dormant". Si elles sont dfectueuses, c'est par leur non-fonctionnement sur dfaut que l'avarie sera dcouverte. Par exemple, en cas de non fonctionnement d'un dpart HTA, le dfaut sera limin par le disjoncteur d'arrive HTA. Les consquences sur la qualit de fourniture sont importantes.
Pour pallier cet inconvnient, il est prvu de dvelopper des protections base de microprocesseurs ; ces protections seront auto-testes en permanence. Ds qu'une avarie est dtecte par les auto-tests, la protection le signale, permettant ainsi de remdier au problme avant apparition du dfaut (changement de protection, manuvre d'exploitation...). Ces protections doivent tre incorpores dans la mise en place d'un nouveau palier : le Palier Contrle Commande Numrique. Certaines protections utilisent dj cette technologie. Remarque n 1 : Dans tout le texte, le terme EPATR s'applique aux protections commercialises en 1988 sous le vocable EPATR-B. Par rapport aux protections commercialises entre 1986 et 1988 appeles EPATR-A, elles prsentent l'avantage d'tre plus rapides et de permettre au-dessus de 15 A de valeur de courant de dfaut monophas des cycles de renclenchement. Remarque n 2 : En 1986, le palier prvoyait une mise la terre des ples positifs de l'atelier d'nergie 48 V (pour conomiser la protection du ple + 48 V sur les antennes des services auxiliaires). En 1988, l'atelier d'nergie 48 V a t dfini ples isols permettant le maintien de fonctionnement des services auxiliaires, mme en cas de dfaut d'isolement ; les protections ncessitant une alimentation auxiliaire peuvent alors continuer fonctionner (protection lignes HTB, jeux de barres HTB). Ainsi, alors qu'en 1986 deux ateliers d'nergie taient ncessaires pour la partie contrle commande : un atelier 48 V (ple + la terre) pour la DEGS ; un atelier 125 V (ples isols) pour la DEPT ; ils ont t remplacs partir de 1988 par un atelier 48 V ples isols pour EDF GDF SERVICES et la DEPT.
5 Principes des protections et automatismes
Les dfauts entre phases reprsentent environ 30 % du total des dfauts. Ils gnrent des courants dont la limitation est assure par les impdances directes ou inverses des lignes et des postes HTB/HTA. Il est ncessaire que le systme de protection ait une rapidit qui soit cohrente avec le dimensionnement thermique des matriels du rseau. La protection de base des rseaux de distribution HTA est la protection ampremtrique associe des relais temporiss dfinissant des intervalles slectifs ou un dispositif temps inverse, notamment dans les rseaux neutre distribu. Cette protection s'effectue pour chaque dpart HTA l'aide de relais (fig. 13) maximum de courant monts au secondaire de transformateurs de courant placs sur les phases : deux relais suffisent dans le cas d'un rseau triphas neutre non distribu ; trois relais sont ncessaires dans le cas d'un rseau neutre distribu. 5.1.1. - Principe de rglage en intensit des relais de courant de phase Les relais doivent tre rgls une valeur infrieur au plus petit courant de dfaut susceptible de se manifester entre phases. Ce courant est celui qui rsulte d'un dfaut biphas l'extrmit du rseau lorsque la puissance de court circuit des transformateurs d'alimentation est la plus faible. 5.1.2. - Fonctionnement et slectivit La slectivit vise isoler le plus rapidement possible la partie du rseau affecte par un dfaut, et uniquement cette partie, en laissant sous tension toutes les parties saines de ce rseau. Le critre adopt pour les rseaux franais pour assurer la slectivit est le critre chronomtrique. En effet, pour viter les dclenchements intempestifs des protections en amont, les temporisations respectives doivent permettre aux relais de retomber avant qu'elles ne donnent l'ordre de dclenchement. La diffrence des temps de fonctionnement entre deux protections successives est l'intervalle de slectivit. Cet intervalle de B 6 1 - 2 1 Page 31 slectivit doit tre suffisant et doit tenir compte : du temps d'limination du dfaut par les disjoncteurs : tc ; des tolrances des temporisations : t ; du temps de retour au repos des relais : tr.
Principes des protections et automatismes
Ces trois contraintes amnent une tolrance minimum de 200 ms, appele intervalle de slectivit. Ce systme de slectivit prsente l'avantage d'assurer son propre secours. En effet, si la suite d'une dfaillance d'un relais ou d'un disjoncteur, l'ouvrage en dfaut n'est pas normalement limin, la protection place immdiatement en amont intervient son tour et limine, en secours, l'ouvrage dfaillant. Slectivit chronomtrique
Disjoncteur B Disjoncteur A
Temporisation B Apparition du dfaut
Temporisation A Elimination du dfaut
Temps de monte
tc limination du dfaut tA tA t
tr retour du relais B tB tB
S : intervalle minimal S > tc + tr + tA + tB S > 100 ms + 50 ms + 25 ms + 25 ms S > 200 ms t A - t B temporisations des relais associs aux disjoncteurs A et B t : Tolrance des temporisations tc : Temps d'limination du dfaut par le disjoncteur tr : Temps de retour des relais
En outre, la slectivit par le temps a l'avantage de la simplicit. Elle a cependant une limite lorsque le nombre de relais en cascade est trop grand. En effet, dans ce cas, le relais situ le plus en amont est rgl sur un temps de fonctionnement qui est suprieur la somme des intervalles de slectivit. Cependant, en cas de dfauts qui interviennent presque simultanment sur des dparts diffrents, le disjoncteur "arrive" peut dclencher. Il s'agit alors d'un cumul de temporisation illustr par la figure n 11 ci-aprs et qui se rencontre assez souvent sur les rseaux ariens ou mixtes en cas d'orages avec de nombreux coups de foudre.
Dfauts presque simultans sur une demi-rame HTA
Disjoncteurs dparts HTA Transfo HTB/HTA Dpart 1 Dfaut 1
Disjoncteur arrive HTA Dpart 2
Le fonctionnement chronologique des protections est illustr par le schma ci-aprs : Cumul de deux dfauts entranant un dclenchement de l'arrive
Dtection protection arrive Si dtection > temporisation arrive, alors dclenchement arrive I (courant dans l'arrive) Dfaut dpart n 2 Dfaut dpart n 1 Courant normal Dpart 1 Courant normal Dpart 2 t (s) Renclenchement rapide du dpart n 2
Renclenchement rapide du dpart n 1
Pour que le disjoncteur de l'arrive HTA ne dclenche pas de manire intempestive, il est ncessaire de prendre en compte ce phnomne. La temporisation du disjoncteur de l'arrive HTA sera d'autant plus importante que : les dparts HTA possdent une temporisation de dclenchement leve ; les dparts HTA sont susceptibles d'tre foudroys (il faut B 6 1 - 2 1 considrer alors qu'un, deux, trois ou quatre dparts peuvent P a g e 3 3 tre atteints presque simultanment). Pour viter le dclenchement de l'arrive d un cumul de temporisation cre par une succession de deux dfauts sur deux
dparts diffrents, il est ncessaire de rgler la temporisation de dclenchement de l'arrive 2 fois la temporisation de dclenchement des dparts, augmente de l'intervalle de slectivit. Ce temps peut mme tre augment si le poste possde un disjoncteur shunt.
5.2. - Protections contre les dfauts entre phase et terre
Les diffrentes protections utilises contre les dfauts la terre sont intimement lies aux choix qui sont faits en matire de mise la terre du neutre. Dans la suite ne sont voques que les protections retenues par EDF GDF SERVICES. 5.2.1. - Rappel lectrotechnique : impdance de limitation 300 A ou 150 A La nature et la rpartition des courants lors d'un dfaut monophas la terre sont prcises ci-aprs :
Maquette Rgime du Neutre HTA Manipulations : B1 - B2
Nature et rpartition des courants lors d'un dfaut franc phase-terre sur un rseau mis la terre par impdance de limitation
figure n 12
Dpart sain
Dpart en dfaut Courant Courant Courant Courant gnr par l'impdance du neutre capacitif dpart sain capacitif dpart en dfaut rsiduel total
On peut en dduire que : il circule dans chacun des dparts sains un courant rsultant de sa capacit homopolaire ; le courant dans le dfaut est la somme du courant circulant dans l'impdance de neutre et du courant capacitif fourni par l'ensemble des dparts ; c'est la protection du dpart en dfaut qui "voit" circuler le courant le plus lev.
5.2.2. - Protection ampremtrique temps constant La dtection d'un dfaut la terre ncessite l'utilisation de trois transformateurs de courant et d'un relais de courant homopolaire plac dans le circuit de neutre de ces trois transformateurs de courant. Raccordement d'une protection ampremtrique
figure n 13
N T Zn
1,2,3 C N R Rh Zn T TC
Phases du rseau Capacit homopolaire Neutre Relais de phase Relais homopolaire Impdance de mise la terre Secondaire du transfo. HTB/HTA Transfo. de courant (P primaire, S secondaire)
1 P TC1 S R
P TC2
P TC3
3 N Rh
Ces trois relais maximum de courant suffisent laborer les ordres de dclenchement (2 relais de phase, 1 relais homopo- B 6 1 - 2 1 Page 35 laire, figure 13). Le seuil de fonctionnement d'un relais homopolaire doit tre le plus faible possible, pour dtecter des dfauts de faible intensit. Il dpend toutefois de la valeur du courant capacitif.
En effet, pour un dpart ce seuil doit tre suprieur la valeur du courant capacitif rsiduel qui circulera sur ce dpart en cas de dfaut franc sur un dpart voisin. Avec les hypothses de la note H75 ter, ce type de protection ne pose pas de problme, ni pour les rseaux souterrains, ni pour les rseaux ariens. Rseaux souterrains : les impdances de dfauts sont faibles, les seuils peuvent tre levs. Rseaux ariens : avec un courant capacitif trs faible, le seuil de dtection peut tre faible. Toutefois un dispositif de recherche de terre est ncessaire pour dtecter et liminer les dfauts trs rsistants (voir paragraphe 5.2.7). Les volutions des rseaux dues l'accroissement de la partie souterraine (dveloppement des rseaux mixtes) ncessitent une augmentation du rglage du seuil de dtection, puisque les courants capacitifs augmentent. Ceci entrane une sollicitation plus frquente du dispositif de recherche de terre. Calcul du courant capacitif rsiduel maximum sur un dpart Le courant capacitif rsiduel sera maximum pour un dfaut franc sur un autre dpart. Calcul du courant capacitif rsiduel maximum sur un dpart
I3 I2 Ir I2 V1T V2T V3T CO CO I3 CO
N V2T N Dpart dfectueux 3IO I
I3 I V1T = 0 I2
Pendant un dfaut monophas franc sur un autre dpart, la tension V1 de la phase avarie est nulle ; les tensions simples des deux autres phases V2 et V3 ont pour amplitude la tension compose U et elles sont dphases entre elles de 60 ; le courant mesur par le relais de courant homopolaire est dans ces conditions : Ir = I 3 avec I = UCo Co tant la capacit d'un conducteur du dpart par rapport la terre. Si Io est le courant traversant la capacit Co sous la tension simple : Io = Co V, c'est le courant capacitif en fonctionnement normal. Ir = U Co 3 = 3 V Co Ir = 3 Io Le tableau donn dans le document B 61-24 indique les valeurs moyennes des capacits homopolaires Co et des courants capacitifs rsiduels des divers types de canalisations. 5.2.3. - Protection ampremtrique deux seuils homopolaires temps constant Lorsqu'un dpart possde un fort courant capacitif homopolaire, le seuil de fonctionnement du relais homopolaire doit tre lev. La dtection des dfauts de faible intensit ncessite le recours au rechercheur de terre et impose de nombreuses coupures de faible dure des dparts sains. La protection ampremtrique deux seuils homopolaires permet d'amliorer la dtection de ces dfauts, et limite donc le recours au rechercheur de terre. Il s'agit d'une protection ampremtrique temps constant laquelle on a ajout un deuxime seuil homopolaire S2 infrieur au premier S1, avec sa propre temporisation gale 1,3 s et venant en complment de la temporisation associe au premier seuil (figure 15). Dans le rgime du neutre dfini par la 75 ter, un dfaut rsistant affectant un dpart (dont Id < 3 Io du dpart en dfaut) entrane sur les dparts sains un courant rsiduel capacitif nettement plus faible que le seuil de rglage de ces dparts sains.
Caractristiques d'une protection temps constant et d'une protection double seuil
figure n 15
Id Zone de fonctionnement S1 S1 S2 t1 Caractristique d'une protection temps constant t t1 t2 t Caractristique d'une protection double seuil Id Zone de fonctionnement
Un dfaut monophas apparaissant sur le dpart et entranant un courant suprieur S1 sera limin au bout du temps t1. Les courants capacitifs qui circulent dans les dparts sains sont bien dtects par le deuxime seuil (S2), mais ils ne provoquent pas de dclenchement puisqu'limins dans le temps t1 (ils devraient durer t2 pour provoquer un dclenchement). Par contre, si le courant de dfaut est faible, il sera dtect par le seuil S2 et le dfaut sera limin au bout du temps t2. On peut ainsi obtenir des seuils de fonctionnement assez bas sur les dparts capacitifs tout en conservant la slectivit du systme de protection. Le rglage S1 est le seuil habituel (1,2 x 3 Io) d'un rglage homopolaire. Le rglage S 2 est fix de manire viter le dclenchement de ce dpart lorsque, sur tout autre dpart, le courant de dfaut est infrieur au premier seuil de la protection homopolaire de ce dernier. Si l'emploi de protections double seuil homopolaire peut apporter une amlioration importante sur les dparts capacitifs, il trouve rapidement ses limites ds lors que la capacit homopolaire de plusieurs dparts devient trop importante (c'est notamment le cas avec des dparts ariens mixtes avec une importante ossature en souterrain). Aussi ce type de protections est actuellement abandonn au profit de protections homopolaires temps dpendant et des PWH.
5.2.4. - Protection ampremtrique temps dpendant (ou temps inverse) Dans cette protection, la dure entre la dtection du dfaut et l'ordre de dclenchement est fonction de l'intensit du courant de dfaut. Ce type de protection fait son apparition avec la mise en place du palier 1986 des postes sources. Elle a t retenue pour la dtection des dfauts monophass rsistants (Ensemble de Protections Ampremtriques de Terre Rsistante, c'est--dire EPATR). Cette protection est dite temps dpendant (d'autant plus rapide que l'intensit du courant de dfaut est leve). Elle permet de traiter de faon slective les dfauts la terre non dtects par les protections ampremtriques temps constant et vite le recours au dispositif de recherche de terre. Son fonctionnement repose sur l'hypothse que le courant rsiduel circulant dans le dpart en dfaut est plus lev que le courant rsiduel circulant dans chacun des dparts sains, et qu'ainsi le dpart en dfaut dclenchera avant que les protections des dparts sains n'aient eu le temps de fonctionner. Cette hypothse est vrifie sur un rseau dont le neutre est mis la terre par rsistance. Pour une mise la terre du neutre HTA par impdance "300 A" ou "150 A", les hypothses de bon fonctionnement sont vrifies tant que le courant capacitif de chaque dpart est infrieur 120 A. Principe de fonctionnement d'une protection de terre rsistante EPATR
Ir 200A Ir1 EPATR
figure n 16
0,7A t1 t2 t(s)
Tolrance de l'EPATR Ir 1 : courant rsiduel circulant sur le dpart en dfaut Ir 2 : courant rsiduel circulant sur le dpart sain
5.2.5. - Protection wattmtrique homopolaire a) Consquences d'une mise la terre du neutre HTA par bobine de compensation Rappel lectrotechnique On se reportera au document B 61-24 pour examiner la nature et la rpartition des courants lors d'un dfaut monophas la terre, sur un rseau compens. Ce qu'il faut retenir Le courant dans le neutre en cas de dfaut monophas a deux composantes : l'une active ; l'autre ractive (selfique). Cette deuxime composante vient, au niveau du dfaut, compenser le courant capacitif homopolaire. Si cette composante ractive est du mme ordre de grandeur que le courant capacitif et si la composante active est faible, le courant de dfaut sera fortement rduit. Dans ce cas, le courant vu par la protection du dpart en dfaut peut tre infrieur en module celui vu sur un dpart sain. Cela signifie que les protections critre ampremtrique, qu'elles soient temps constant ou temps dpendant, sont inadaptes. Sur un rseau compens, lorsque le courant de dfaut maximal est infrieur quelques dizaines d'ampres, les dfauts monophass la terre, fugitifs et semi permanents (environ 90 %) deviennent auto extincteurs. Si sur un rseau on compense le courant capacitif, tout en maintenant une composante active importante par une faible rsistance, on peut encore utiliser des protections ampremtriques. C'est le cas pour les dispositions immdiates (rduction des courants phase-terre 150 A) ou pour les rseaux souterrains. b) Principe L'augmentation des capacits des dparts et l'adoption d'un rgime de neutre compens sur les rseaux ariens et mixtes montrent que les protections ampremtriques temps constant ou temps dpendant deviennent inadaptes. Pour les remplacer, il est ncessaire de faire appel aux protections wattmtriques homopolaires. B 6 1 - 2 1 Il existe divers types de ces protections mais le principe est Page 40 toujours identique : dans le dpart sain ne circulent que des courants rsiduels rsultant de leur capacit homopolaire et seul le dpart en dfaut "voit" circuler un courant actif.
BP 5 Maquette Rgime du Neutre HTA Manipulation : D4
Les critres de fonctionnement peuvent tre : la puissance wattmtrique homopolaire : Vo Io cos le courant actif homopolaire : Io cos . Pour la simplicit de l'explication du fonctionnement, seul le critre courant actif est dcrit ciCaractristique d'une protection dessous. wattmtrique homopolaire Ce type de protection est sensible dans le plan IPo - IQo au courant rsiduel actif circulant figure n 17 sur le dpart qu'elle protge. Sa caractristique dans le plan IPo (courant rsiduel actif) / IQo IQo (courant rsiduel ractif) est reprsente sur la figure 17. Seuil de
rglage S1
Vo 1 Ir2 Ir1 IPo
Ir1 = Intensit rsiduelle du dpart en dfaut. Ir 2 = Intensit rsiduelle dans les dparts sains.
Dclenchement intempestif d'un dpart sain rsultant d'un rglage trop bas du seuil S2
IQo Seuil de rglage S1
La protection fonctionne lorsque le courant rsiduel Ir1 est tel que : Ir1 cos > S1. S1 reprsente le seuil de sensibilit de la protection. Le rglage du seuil doit tre fait de telle sorte que le dpart ne puisse dclencher en cas de dfaut sur un autre dpart. La figure ci-contre illustre la sollicitation intempestive de la protection rsultant d'une erreur angulaire de la chane de mesure (TT, TC et relais) lorsque son seuil est rgl trop bas.
Ir2 mesur = Ir2 cos 2 > S1.
Vo 1 2 IPo
Ir2 (mesur)
2 = Erreur angulaire de la chane de mesure.
Par ailleurs , il faut assurer le Non dclenchement du dpart fonctionnement de la protecen dfaut rsultant d'un tion en cas de dfaut sur le courant rsistif trop faible dpart. Pour cela, il est figure n 19 ncessaire que circule alors dans le dpart un courant actif suffisant. Il doit prendre IQo en compte, d'une part les erreurs de la chane de Seuil de mesure (angles, modules), et rglage S1 d'autre part la sensibilit souhaite pour une protection Vo slective des dparts. 1 IPo En fait, la sensibilit de la protection dpend des trois 1 lments suivants : Ir1(rel) Ir2 seuil de la protection ; Ir1 (mesur) courant actif gnr par l'impdance de mise la terre du neutre ; courant ractif rsultant du dsaccord entre le courant selfique gnr par la bobine de neutre et la capacit du rseau. Les protections wattmtriques homopolaires (PWH) rpondent, en ce qui concerne les dparts HTA, deux types de besoins chelonns dans le temps : - le besoin actuel, correspondant la mise la terre du neutre classique des rseaux ariens et mixtes ou conforme aux dispositions immdiates du rgime du neutre. Il s'agit, dans les postes classiques, de rpondre aux difficults de rglages et la perte de sensibilit des protections ampremtriques ; - le besoin futur, correspondant au rgime de neutre compens (courant de dfaut infrieur 60 A). Il apparatra en 1996. Il s'agira d'quiper tous les dparts des postes ariens et mixtes dont le neutre sera mis la terre par bobine de compensation. Les caractristiques des protections rpondant au besoin futur sont plus contraignantes que celles adaptes au besoin actuel. En effet, sur les rseaux compenss, la plupart des dfauts permanents se prsentent comme une succession rapide (priode d'environ 100 ms) de dfauts auto extincteurs (dure de l'ordre de 10 ms). Leur dtection ncessite donc un relais sensible aux B 6 1 - 2 1 phnomnes transitoires. Page 42 En rsum, il faut retenir que les protections pour rgime de neutre actuel fonctionnent sur 50 Hz et que les protections pour le rgime de neutre compens fonctionneront sur 50 Hz et sur transitoires.
Ainsi, on opre la distinction entre ces deux protections wattmtriques homopolaires : PWH1 ; adapte au rgime de neutre actuel, y compris les dispositions immdiates (fonctionnement 50 Hz) ; PWH2 ; adapte au rgime de neutre compens (fonctionnement 50 Hz et sur transitoires). Remarques importantes : Les PWH2 ralisent toutes les fonctions de PWH1. Les constructeurs qui auront dvelopp des protections PWH2 n'ont donc pas besoin de dvelopper de modle PWH1. Par ailleurs, ces protections ne sont pas autonomes et sont donc inoprantes en cas d'absence d'alimentation auxiliaire. c) Utilisation Les protections wattmtriques sont installes : gnralement sur les arrives HTA en cas de transformateur HTB/HTA multi-attaches (ds aujourd'hui) ; sur les dparts HTA : - ds aujourd'hui en cas de dparts fortement capacitifs (presque exclusivement dans le cas du palier relayage classique) ; - l'avenir sur tous les dparts en raison de la mise la terre du neutre HTA par bobine de compensation ; sur une arrive HTA si tous les dparts sont quips de PWH. La politique d'installation est dfinie aux paragraphes 6.3.3 et 6.5.3. 5.2.6. - Protection voltmtrique homopolaire Un dfaut la terre sur un rseau HTA fait apparatre une tension homopolaire. Celle-ci est variable en fonction du dfaut, des caractristiques lectrotechniques du rseau et de l'impdance de mise la terre. On peut raliser une dtection simple de la prsence d'un dfaut la terre en utilisant un relais voltmtrique homopolaire, qui mesure le module de la tension homopolaire. Le rglage est habituellement exprim en pourcentage de la tension simple du rseau (exemple : 10 ou 20 %). Ce relais est aliment par un gnrateur de tension homopolaire (transformateur de tension avec secondaire en triangle ouvert). Les inconvnients de ce type de relais sont les suivants : B 6 1 - 2 1 une slectivit trs faible : on est inform de la prsence d'un Page 43 dfaut, mais on ne sait pas sur quelle partie de rseau. Des basculements de rseau sont raliser si on veut le localiser ; une sensibilit moyenne : quelques kiloohms maximum.
Ces relais sont utiliss chez les producteurs autonomes, chez les clients HTA et seront utiliss en association avec d'autres protections dans le futur rgime de neutre compens. 5.2.7. - Protections contre les dfauts rsistants Les protections ampremtriques temps constant et les PWH ne permettent pas de dtecter les dfauts monophass de forte impdance. Pour ces dfauts, il est donc ncessaire de prvoir un dispositif particulier : le Dtecteur de Terre Rsistante associ un automatisme de Recherche de Terre Rsistante. Le dtecteur de terre rsistante est aliment par un transformateur de courant insr dans la connexion de mise la terre du neutre HTA ; il consiste en un relais ampremtrique associ un relais temporis. Le seuil du relais ampremtrique est rglable de 0,5 A 2 A ; il doit tre le plus bas possible mais aussi ne pas tre sensible au courant permanent existant en l'absence de dfaut d : aux courants homopolaires harmoniques de rang 3 et suprieurs ; un filtrage de ces harmoniques est effectu et permet d'liminer cette composante ; aux courants dus au dsquilibre des capacits existant entre chacune des phases et la terre ; au dsquilibre des tensions sur les trois phases. Ce dtecteur prsente l'inconvnient de ne pas tre slectif. Il est donc associ, pour les postes relayage classique, un automatisme de recherche de terre (voir le paragraphe 5.6.3). Pour les postes du palier 86, le dtecteur est maintenu ; il vient en secours des protections slectives EPATR et il est utilis aussi pour le cas des Rgimes Spciaux d'Exploitation (voir paragraphe 6.3.5).
5.3. - Protections du transformateur HTB/HTA
5.3.1. - Protections internes Elles sont assures par : Un relais Buchholz Il est activ par deux types de dfauts : - Une production de gaz, qui donne une alarme. Ce gaz peut tre produit par un point chaud ou des amorages de trs faible nergie. Il peut s'agir aussi non pas de gaz mais d'air provenant d'une entre au niveau de la pompe de circulation d'huile ou de poches d'air emprisonnes dans le circuit magntique ; dans ce dernier cas, le transformateur peut tre remis en service (aprs analyse des gaz). Ce fonctionnement intervient galement lors d'une baisse du niveau d'huile.
- Un brusque mouvement d'huile conscutif un amorage interne, qui provoque un dclenchement. Une protection rgleur Chaque type de rgleur est protg par une protection spcifique. Dans le cas d'un rgleur commutation dans l'huile (cas le plus frquent), l'appareil se trouve dans une cuve d'huile diffrente de celle qui refroidit les enroulements. Le commutateur du rgleur est trs souvent sollicit. Il va, de ce fait, contribuer la production frquente de gaz inflammable (arcs se produisant au moment de la commutation). Le relais doit tre en permanence l'air libre pour vacuer ces gaz. Dans le cas d'un dfaut sur les enroulements du rgleur, il y aura production instantane d'une importante quantit de gaz : le relais va fonctionner et provoquer le dclenchement du transformateur. Un relais de dtection de l'arrt des pompes de circulation d'huile Au bout de 3 minutes d'arrt, une alarme est gnre. Au bout des 20 minutes suivant cette alarme, le transformateur sera dclench s'il est charg plus de 20 % de sa puissance nominale. 5.3.2. - Protections externes Dfaut rfrigration ou "aro" Ce dfaut est conscutif la dfaillance d'un ou plusieurs groupes moto ventilateurs des arorfrigrants ; il gnre une alarme. Temprature transformateur Des sondes de temprature mesurent en permanence la temprature de l'huile. Lors des surcharges prolonges ou de problmes au niveau de la circulation d'huile ou des arorfrigrants, la temprature de l'huile peut s'lever suffisamment pour provoquer une alarme (90 C) qui ncessite un contrle par l'exploitant. 5.3.3. - Protection de masse cuve La cuve du transformateur est isole de la terre du poste, mais elle est relie au circuit de terre gnrale du poste par une connexion unique. La protection de masse cuve est sensible au courant susceptible de circuler dans la connexion qui relie la cuve du transformateur au circuit de terre du poste. Elle est constitue d'un relais B 6 1 - 2 1 ampremtrique instantan aliment par un transformateur de P a g e 4 5 courant insr dans la connexion de mise la terre.
Tout contournement des bornes du transformateur, tout amorage d'clateur, ou tout dfaut la masse d'un enroulement produit un courant dtect par le relais. Cette protection, rapide, est redondante avec le relais Buchholz pour les dfauts internes la cuve.
5.4. - Protections des diffrents lments entre le disjoncteur HTB et le disjoncteur arrive
5.4.1. - Liaisons HTB Les cbles HTB entre le disjoncteur HTB et le transformateur HTB/HTA, lorsqu'ils existent, sont protgs par une protection de masse cble : l'cran n'est mis la terre que d'un seul ct, un relais ampremtrique dtecte toute circulation de courant dans l'cran qui ne peut tre que conscutive un amorage entre phase et cran. Le dclenchement des disjoncteurs encadrant le transformateur est instantan. 5.4.2. - Liaison entre transformateur HTB/HTA et tableau HTA (figure n 20) Il s'agit d'assurer la protection de la liaison entre le transformateur et le tableau HTA ainsi que des matriels raccords cette liaison : transformateur des services auxiliaires, impdance de neutre, transformateur d'injection TCFM. Elle doit galement assurer la protection thermique du systme de mise la terre de neutre HTA. La protection est constitue d'un ensemble de protections maximum d'intensit identique celle d'un dpart HTA et qui commande le disjoncteur HTB et celui de l'arrive. Les relais de phase sont aliments par deux tores (bushing) disposs sur les bornes HTA du transformateur. Le relais homopolaire est aliment par un transformateur de courant insr dans la mise la terre du neutre HTA. La temporisation est suprieure celle de l'arrive pour conserver le transformateur des auxiliaires en service en cas de dfaut en aval de la protection de l'arrive. La slectivit est ainsi assure.
Protection de la liaison HTA (partie transformateur HTB/HTA)
figure n 20
A B Temporisation Tc C
Dclenchement disjoncteur HTB et arrive HTA
Zn A,B,C : Relais ampremtriques
5.4.3. - Masse grille Les lments protgs par la protection de masse grille sont les suivants : le ou les transformateurs d'injection TCFM, le transformateur des services auxiliaires, la bobine de mise la terre du point neutre, si elle existe, et les cbles de liaisons HTA. Tous ces quipements sont isols de la terre du poste et sont relis en un seul point au circuit de terre gnral du poste. Les crans des cbles de liaisons HTA sont relis ct grille seulement en un seul point cette connexion la terre. Ils sont isols ct tableau HTA. Le fait de raccorder les crans des cbles de liaisons HTA cette masse grille permet d'avoir un dclenchement instantan en cas de dfaut sur l'un des cbles, ce qui prsente un avanta- B 6 1 - 2 1 ge certain par rapport la protection des liaisons HTA voque P a g e 4 7 prcdemment (en effet, la valeur du courant de dfaut est leve et le dfaut est maintenu longtemps en raison du critre de slection chronomtrique). Un transformateur de courant insr dans cette connexion ali-
mente un relais ampremtrique instantan ; cette protection fonctionne selon le mme principe que la protection de masse cuve du transformateur HTB/HTA. 5.4.4. - Protections du systme de mise la terre du neutre HTA La rupture de la continuit du systme de mise la terre du neutre HTA entrane un dysfonctionnement grave du plan de protection HTA. De mme, le court-circuit du systme ou d'une partie du systme entrane une augmentation du courant homopolaire avec des consquences sur la coordination de l'isolement. Il est donc recommand de surveiller la rupture ou les courtscircuits du systme de mise la terre du neutre. Par ailleurs, un risque de dfaillance du systme de mise la terre du neutre HTA existe. Il est d la tenue thermique limite de ces composants. Ceux-ci sont surveiller et ces protections sont dcrites au paragraphe 6.6.2. Une protection particulire peut tre installe notamment pour les postes du palier 86.
5.5. - Protection masse tableau et jeu de barres
5.5.1. - Masse tableau Le tableau prfabriqu HTA sous enveloppe mtallique est actuellement protg par une protection de type masse cuve contre les dfauts monophass. Masse tableau (sectionneur isol et non isol)
figure n 21
Tapis isolant Relais ampremtrique
S : sectionneur de mise la terre
Sectionneur non isol
Sectionneur isol
La masse mtallique du tableau est isole de la terre du poste. Elle est raccorde au circuit de terre gnral du poste en un seul point. Un transformateur de courant est insr dans cette connexion et alimente un relais ampremtrique temps constant. Pour tre efficace, la protection doit tre la plus rapide possible : en effet, les risques de voir voluer trs rapidement un dfaut monophas en polyphas sont trs importants (dure de l'ordre de quelques priodes en cas d'isolement dans l'air). Par ailleurs, il y a risque de dclenchement intempestif en cas de consignation d'un dpart et de mise la terre de son extrmit par un sectionneur non isol : en cas de dfaut sur un autre dpart (figure 22), un courant va circuler dans les conducteurs du dpart consign et s'couler la terre en partie par l'intermdiaire du sectionneur de mise la terre. Consignation d'un dpart en cas de sectionneur non isol (circulation des courants)
Tableau HTA Dpart en dfaut
Dpart consign
T.C. masse tableau
Dclt disj. arrive + HTB
Cet inconvnient ne se rencontre pas en cas de sectionneur isol.
5.5.2. - Protection jeu de barres La protection de masse tableau prsente divers inconvnients : protection contre les seuls dfauts monophass, difficult d'isolement par rapport la terre, ce qui peut entraner des dclenchements intempestifs d'arrive HTA. Aussi, on peut penser une autre protection logique. Son fonctionnement est simple : un dfaut affectant la demi-rame 1 est dtect par la protection de l'arrive 1 mais par aucune de celles des dparts raccords la demi-rame 1 (cas d'un fonctionnement avec le couplage ouvert). Principe de la protection jeu de barres
figure n 23
1/2 rame 1
1/2 rame 2
P.A. protection ampremtrique
Dans certains cas de fonctionnement sur dfaut monophas en rseau (exemple : fonctionnement du disjoncteur shunt), le seuil de dtection homopolaire peut tre atteint sur l'arrive mais pas sur les dparts, d'o risque de dclenchement intempestif (sauf si la protection a t temporise de manire excessive).
Comme la valeur du courant de dfaut monophas est limite, et donc les dgts aussi, la protection jeu de barres n'utilise comme critre de fonctionnement que la dtection des dfauts polyphass.
Divers automates sont installs au poste source ou sur le rseau et permettent des reprises de service conscutives des dclenchements sur dfaut. Un autre automate, le disjoncteur shunt, permet d'liminer les dfauts monophass sans coupure. De plus, des automates de basculement des sources d'alimentation permettent de ralimenter les dparts HTA en cas d'une perte de source HTB ou de transformateur HTB/HTA. 5.6.1. - Elimination des dfauts Il y a deux techniques classiques d'limination des dfauts ; elles s'appliquent aux dfauts monophass et polyphass : La premire : - coupure de 0,3 s du dpart affect pour permettre un arc ventuel de se dioniser, - remise sous tension puis, si le dfaut persiste, - coupure nouveau pendant un temps plus long, 15 secondes environ, avant une nouvelle remise sous tension. Cette technique est celle du renclenchement automatique (retenue par la note H 75 ter). La deuxime : - mise en court-circuit du dfaut en shuntant la phase en dfaut pralablement slectionne. Cette technique concerne les dfauts monophass fugitifs : c'est celle du disjoncteur shunt (retenue par la note H 75 ter). 5.6.2. - Automatismes de Renclenchements Rapides et Lents Cet automatisme se prte l'limination des dfauts, qu'ils soient monophass ou polyphass. Les dfauts affectant les rseaux souterrains tant presque toujours permanents, cet automatisme est rserv aux rseaux ariens et mixtes. L'limination du dfaut se fait par mise hors tension de l'lB 6 1 - 2 1 ment de rseau en dfaut, ce qui implique la coupure de Page 51 clients (creux de tension, coupures brves ou longues).
a) Fonctionnement Dfauts auto-extincteurs : pour viter tout dclenchement inutile sur dfaut auto-extincteur, la protection par construction est inhibe, c'est--dire que : si le dfaut dure moins de 60 ms environ, la protection ne doit par ragir ; si le dfaut dure plus de 100 ms environ, la protection ragit ; si le dfaut dure entre 60 et 100 ms, la protection ragit en fonction de la forme d'onde du courant de dfaut (temps de passage zro du courant). Le temps qui s'coule entre l'tablissement du courant de dfaut et l'ouverture du disjoncteur est de l'ordre de 150 ms environ (temps cumul de la dure de l'inhibition, entre 60 et 100 ms, et des temps de raction de la chane "dtection/ouverture"). Dfauts fugitifs : si le dfaut persiste au-del de la dure d'inhibition de la protection, un dclenchement est ordonn. La dure de mise hors tension est d'environ 300 ms pour permettre la dsionisation de l'arc qui a pu se former. Le disjoncteur se referme alors. Dfauts semi-permanents : si le dfaut rapparat la remise sous tension, l'automatisme ragit de la manire suivante : un deuxime dclenchement a lieu 0,5 s environ aprs la rapparition du dfaut ; la coupure a alors une dure de 15 30 s ; ce cycle peut tre suivi d'un deuxime cycle analogue. La temporisation de 0,5 s permet de laisser passer les courants transitoires qui s'tablissent la reprise de la charge du dpart ; elle permet galement d'assurer la slectivit avec les protections des clients HTA dont la temporisation est limite 200 ms (NF C 13 100) ; la dure de 15 30 s permet l'extinction des dfauts dus autre chose qu'un arc (contact avec une branche d'arbre par exemple). Dfauts permanents : enfin, si aprs cela le dfaut persiste encore, le disjoncteur dclenche dfinitivement. Ce dernier dclenchement ayant lieu aussi 0,5 s environ aprs la rapparition du dfaut, la ligne reste alors hors tension jusqu' la fin de l'intervention ncessaire (recherche de dfaut, visite de ligne, dpannage).
b) Diagramme d'un cycle de renclenchement Cycle de renclenchement
IA O F O F O F
figure n 24
t (s) 0,15 A 0,3 RR V. R - 10 s A D F O RL RR V.R V.L1 V.L2 0,5 15 30 RL 1 V. R - 10 s V. L1 - 3 s 0,5 15 30 RL 2 0,5 D V. R - 10 s V. L1 - 3 s V. L2 - 3 s
Apparition d'un courant de dfaut sur le dpart Dclenchement dfinitif Fermeture du disjoncteur Ouverture du disjoncteur Renclenchement lent (lent 1 et lent 2) Renclenchement rapide Verrouillage reclenchement rapide pendant 10 25 s. Verrouillage reclenchement lent 1 pendant 3 s. Verrouillage reclenchement lent 2 pendant 3 s.
Ces cycles peuvent s'effectuer : Soit directement au poste source : associ la protection : un botier pour chaque dpart arien ou mixte ralise la fonction de renclenchement (cas de postes relayage classique) : de manire centralise : la fonction est assure par un logiciel install dans le calculateur de poste (cas des postes du palier 86). Soit en rseau par un Disjoncteur Renclencheur en Rseau (DRR) : une coordination ampremtrique et chronomtrique entre les protections du dpart du poste source et celles du DRR est B 6 1 - 2 1 alors ncessaire (voir le paragraphe 6.4). Page 53
Pour viter des cycles successifs de renclenchements sur un dfaut permanent, les cycles de renclenchements sont verrouills chaque enclenchement : 10 15 s pour le cycle rapide (temporisation ncessaire pour permettre le remontage de la commande du disjoncteur) ; 3 s pour le premier et deuxime renclenchement lent. Par commodit, dans le palier 86, ces trois temporisations sont identiques : 10 s. Elles seront harmonises avec les temporisations ci-dessus dans la version 1995 des logiciels PA. Le fonctionnement de l'automatisme renclencheur lent prsente l'inconvnient de provoquer des coupures sur le rseau. Le disjoncteur shunt permet d'viter ces coupures, pour environ 80 % des dfauts monophass fugitifs. 5.6.3. - Rechercheur de terre rsistante Comme vu prcdemment, les dfauts monophass trs rsistants ne peuvent tre dtects de manire slective par les protections de dparts lorsque ceux-ci ne sont pas quips d'EPATR. Donc, pour les postes de type classique, un automatisme est install : le "Rechercheur de Terre Rsistante". Il va permettre de dcouvrir le dpart qui est en dfaut. Il fonctionne en association avec l'automatisme renclencheur. a) Fonctionnement Dtection de terre rsistante. Aprs une temporisation de 20 s environ, le dtecteur va provoquer une "recherche de terre" par des ouvertures systmatiques et successives des dparts, espaces de 1,5 s et d'une dure d'environ 300 ms (lies au fonctionnement du renclencheur). La disparition du courant de dfaut dans la mise la terre du neutre HTA signifie que le dpart en dfaut est identifi ; le dpart est alors ouvert de manire dfinitive. A noter que le rechercheur de terre rsistante va rester sur ce dpart pendant 2 minutes avant de se rinitialiser. Cette disposition permet d'liminer instantanment le dfaut s'il rapparat pendant ce temps. b) Inconvnients de cet automatisme Cas d'un dpart en dfaut : plusieurs dparts vont subir des creux de tension alors qu'ils sont sains. B 6 1 - 2 1 Cas de deux dparts en dfaut : le courant de dfaut dtect P a g e 5 4 dans la mise la terre du neutre HTA va persister ; ce courant est en effet aliment par deux dparts diffrents et va provoquer le dclenchement de l'arrive.
Recherche de terre en cas de dfauts sur deux dparts distincts
figure n 25
La seule solution aprs une exploration infructueuse par l'automatisme de chaque dpart est de mettre hors tension tous les dparts et de les fermer manuellement les uns aprs les autres. L'apparition d'un dfaut aprs fermeture d'un dpart signifie alors que ce dpart est dfectueux. Cette mthode de dtection des dparts dfectueux est prjudiciable la continuit de fourniture. Diminution de la sensibilit du dtecteur de terre rsistante. On observe que, mme en l'absence de dfaut, la connexion de neutre est traverse par un courant permanent. Ce courant est la rsultante de trois phnomnes : une composante homopolaire gnre par le rseau HTB amont et qui "traverse" le transformateur ; un courant homopolaire cr par le transformateur HTB/HTA. Cela s'observe plus particulirement sur les transformateurs 36 MVA, lorsqu'ils approchent leur charge nominale suite une dissymtrie des circuits magntiques entre les colonnes latrales et la colonne centrale ; un dsquilibre entre les capacits de chacune des phases du rseau et la terre. Cela est quivalent un dfaut permanent trs B 6 1 - 2 1 rsistant. De plus, ce dsquilibre varie en fonction du schma P a g e 5 5 d'exploitation du rseau, voire des conditions atmosphriques. Le seuil de fonctionnement du dtecteur de terre rsistante doit prendre en compte ce courant, ce qui nuit sa sensibilit.
5.6.4. - Automatisme de permutation transformateur HTB/HTA (ATLT) a) Principe de fonctionnement L'automatisme de permutation transformateur HTB/HTA, plus communment appel ATLT, vise reprendre automatiquement la charge d'un transformateur, lors d'un dfaut sur celui-ci ou sur sa liaison, par l'autre transformateur. La dure de la coupure est ainsi rduite. Nota : Il n'est pas trait dans ce paragraphe le cas de transformateurs quips de SRB qui sont en diminution et ncessitent en outre l'utilisation d'Automatisme de Permutation Ligne Disjoncteur (ATLD). Le schma type est le suivant : Fonctionnement de l'ATLT
figure n 26
DJ 1 Suite fonctionnement protections transformateur et liaison Protec tions ATLT N 1 ATLT N 2 DJ 2
Verrouillage permutation automatique suite fonctionnement protections arrive HTA et protection masse tableau
Analyse du fonctionnement normal : Lors d'un dfaut dans la zone du transformateur HTB/HTA n 1 et aprs fonctionnement des protections correspondantes, qui mettent hors tension le transformateur, l'ATLT n 1 va successivement provoquer les actions suivantes : envoi l'ATLT n 2 de l'ordre de fermeture du disjoncteur B 6 1 - 2 1 HTB transformateur n 2 ; P a g e 5 6 envoi l'ATLT n 2 de l'ordre de fermeture de l'arrive HTA n 2 et de fermeture du disjoncteur de couplage. Ces squences permettent de couvrir les diffrentes configurations du poste, selon que l'alimentation du poste au moment du dfaut se fait par un ou deux transformateurs.
L'ATLT n 1 doit tre dverrouill manuellement avant tout nouveau fonctionnement. Prvention de renclenchements sur dfaut : Pour prvenir des risques de renclenchement sur un dfaut prsent dans le tableau HTA, des mesures de scurit sont prises : en cas de fonctionnement instantan de la protection arrive n 1, l'ATLT n 1 enverra un ordre de fermeture au seul disjoncteur HTB du transformateur n 2, afin d'assurer l'alimentation des auxiliaires par le transformateur n 2 ; en cas de fonctionnement de la protection masse tableau, l'ATLT n 1 est verrouill, il n'y a aucune reprise d'alimentation. En effet, le dfaut peut se trouver sur la tte de cble arrive n 2. b) Fiabilisation de la permutation transformateur La protection arrive comporte une protection ampremtrique avec deux relais de phase et un relais homopolaire. Cette protection homopolaire risque d'tre active en cas de dfaut monophas en amont de l'arrive. En effet, dans cette situation le relais homopolaire voit circuler le courant capacitif rsiduel du rseau HTA aliment par l'arrive, ce que le rglage ne prend pas forcment en compte. La permutation transformateur ne se fait pas, alors qu'elle est justifie. Diffrentes possibilits de fiabilisation peuvent tre envisages. Elles sont dcrites ci-dessous. Augmentation du seuil de rglage de la protection homopolaire de l'arrive au-del du 3 Io rseau : Cette possibilit n'existe rellement que dans les postes o on utilise une rsistance de mise la terre du neutre 1000 A et/o le courant capacitif de la rame n'est pas trop lev (200 300 A environ). En effet, dans les autres cas, le relvement du seuil de rglage fait perdre toute sensibilit cette protection. Autres possibilits : - Restreindre l'information de verrouillage de l'ATLT "instantan protection arrive" l'information "instantan phases", en ne prenant donc pas en compte l'information "instantan homopolaire" ; - Utiliser une protection wattmtrique homopolaire en complment de la protection existante. Dans ce cas, l'instantan "dfaut aval" de cette PWH est mis en verrouillage B 6 1 - 2 1 de la protection homopolaire ampremtrique. P a g e 5 7 Pratiquement, cela signifie que les deux contacts sont mis en srie. On ralise ainsi une protection "ampremtrique directionnelle".
5.6.5. - Disjoncteur shunt a) Principe de fonctionnement du disjoncteur shunt Un transformateur HTB/HTA alimente un rseau HTA ayant son neutre reli la terre. Chaque phase de ce rseau peut tre BP 10 mise la terre par un disjoncteur fonctionnant ples spars (disjoncteur shunt). On suppose qu'un dfaut la terre affecte la phase 1 en un point du rseau. La technique d'limiFonctionnement du disjoncteur shunt nation du dfaut consiste alors figure n 27 teindre l'arc en le court-circuitant (shunHTA 3 tant) par la fermeture du ple P1 du disjoncteur shunt, puis rou2 vrir ce ple au bout In d'un temps donn. 1 En procdant ainsi, on abaisse la tension existant au point de dfaut entre la phase et la Zn P1 P2 P3 terre ; si, lors du passage par zro du courant d'arc, la valeur de cette tension est infrieure celle qui permettrait le ramorage de l'arc, l'extinction est ralise. Pour un fonctionnement correct, la rouverture du ple P1 du disjoncteur shunt ne doit se faire qu'aprs dsionisation du trajet de l'arc du dfaut afin d'viter un nouvel amorage ; cette condition impose un temps de shuntage minimal (de l'ordre de 300 ms). b) Avantage L'limination des dfauts fugitifs par la technique du disjoncteur shunt a le gros avantage de ne pas provoquer de coupure sur le dpart HTA avari. La tension simple de la phase HTA en dfaut est annule, mais les tensions composes demeurent pratiquement inchanges au lieu d'utilisation ; il n'y a donc pas B 6 1 - 2 1 P a g e 5 8 de consquences sur les tensions BT, le triangle des tensions HTA n'tant pas modifi. c) Utilisation L'emploi de disjoncteur shunt lorsque le rseau est quip d'autotransformateur est fortement dconseill (voir B 61-24).
Pour tre efficace, et donc rduire le nombre de coupures par cycles de renclenchement rapide sur dfaut monophas, le fonctionnement du disjoncteur shunt doit prcder le cycle rapide du dpart. Le chronogramme du fonctionnement du disjoncteur shunt est donn ci-dessous : Chronogramme du fonctionnement du disjoncteur shunt
figure n 28
Signalisation surintensit envoye au P.A. par l'EPAMI dpart Verrouillage ple Temps rglable 0,3 3 s.
Autorisation rapide (shunt inactif pour le dpart)
150 ms 100 ms 150 ms 100 ms 100 ms 300 ms 500 ms
Fermeture ple shunt Apparition dfaut monophas
Temps Dclenchement rglable Dpart/P.A. Ouverture ple shunt
Renclenchement rapide/P.A.
En consquence, le renclenchement d'un dpart n'est actif que si l'automatisme shunt lui transmet l'information "autorisation de rapide". Un fonctionnement d'un ple du disjoncteur entrane : le verrouillage de ce ple pendant 60 s, pour permettre le rarmement de la commande et viter un fonctionnement du disjoncteur shunt lors d'un renclenchement lent (temporisation du verrouillage ple > temps des cycles de renclenchements) ; le verrouillage des deux autres ples pendant 2 s, pour ma- B 6 1 - 2 1 triser les volutions en dfaut double. Page 59 Si pendant la fermeture d'un ple du shunt le dfaut monophas persiste, l'automatisme shunt autorise le dclenchement du dpart en dfaut et la mise en route des renclencheurs. Cette disposition permet de limiter l'impact des dfauts doubles.
En dehors des automatismes de reprise de service, il existe trois autres automatismes : 5.7.1. - Automatisme condensateurs Pour rduire au mieux les transits d'nergie ractive, il est ncessaire de rguler la mise en et hors service de condensateurs. a) Schma Installation de condensateurs HTA Aussi, dans les postes sources, sont installs des condensafigure n 29 teurs HTA dont la puissance est ajuste pour permettre une bonne adaptation au rseau HTA en fonction des charges appeles. Des dispositions similaires sont prises ct HTB. La coupure d'un courant capacitif est difficile (en rgime sinusodal, le passage zro de la tension se produit Dparts rseaux Disjoncteur lorsque le courant atteint sa shunt Interrupteurs de gradins valeur maximale). Les protections et le contrle Gradins commande des batteries sont dcrites au chapitre B 63.1 du Guide Technique de la Distribution d'Electricit. Dpart condensateurs b) Les protections Pour protger les installations en aval du dpart condensateurs, les techniques suivantes sont retenues en fonction des dfauts : dfaut interne sur un ou plusieurs condensateurs d'un gradin : il est limin par fusion d'un fusible incorpor dans le condensateur ; B 6 1 - 2 1 dfaut sur plusieurs condenP a g e 6 0 sateurs d'un gradin : aprs fusion de plusieurs fusibles, un dsquilibre sur les trois phases d'un gradin va intervenir. Ce dsquilibre est dtect
figure n 30
Relais ampremtrique
par un relais ampremtrique aliment par un transformateur de courant insr dans la connexion entre les deux points neutres du gradin. Le relais ampremtrique va provoquer l'ouverture de l'interrupteur du gradin. Le fonctionnement de la protection de dsquilibre provoquera l'envoi de deux signalisations "dfaut gradin" et "gradin verrouill" ; dfaut interne au gradin hors condensateurs : le disjoncteur du dpart condensateurs va liminer le dfaut. Ce type de dfaut avec les matriels actuels (interrupteur et condensateurs sous enveloppe) est extrmement rare. c) Le contrle commande Il prend en compte les deux lments suivants : la rgulation varmtrique pour mettre en service les condensateurs ncessaires ; le contrle commande des batteries : pour viter une usure prmature des divers lments de coupure (disjoncteur et interrupteur de gradin), l'ordre des manuvres suivantes est retenu lors d'un dfaut interne sur un gradin ou sur une des liaisons disjoncteur-gradin, ou bien lors d'une manuvre d'exploitation du disjoncteur : - sur fonctionnement d'une protection ampremtrique, commande d'ouverture du disjoncteur puis ouverture sur gradins ; - commande d'ouverture du disjoncteur dpart condensateurs pour des raisons d'exploitation ; dans un premier temps, ouverture successive de chaque interrupteur de gradin, puis du disjoncteur (avec un dcalage entre chaque ouverture de 0,5 s, temporisation impose du fait des caractristiques constructives du matriel). Dans ce cas, il est ncessaire de considrer que les commandes des interrupteurs peuvent tre de deux types : Commande rserve mcanique : ds que l'ordre (ouverture ou fermeture) est transmis, il est effectu ; le dcalage entre ouverture du disjoncteur et du premier interrupteur de gradin ouvert peut tre maintenu 0,5 s ; Commande dans la foule : rception d'un ordre d'ouverture ou de fermeture, la commande doit s'armer avant d'excuter l'ordre ; la dure entre rception et excution de l'ordre est d'environ 8 s (cette dure est impose par construction). 5.7.2. - Automatisme Tlcommande Centralise Frquence Musicale (TCFM) B 6 1 - 2 1 Cet automatisme est cit pour information ; il permet la trans- P a g e 6 1 mission d'ordres l'aide de la frquence 175 Hz (et ultrieurement 188 Hz). Des impulsions de courant sont envoyes sur le rseau, en superposition du courant 50 Hz ; leur codage (par
numro d'impulsion, le numrotage tant dfini de manire chronologique) permet de transmettre divers ordres. Ces ordres peuvent concerner des changements d'ordres tarifaires, des allumages et extinctions d'clairage public... Cet automatisme n'est cit que pour information, car il ne fait pas partie du plan de protection du rseau. Son importance est toutefois primordiale vis--vis des clients d'EDF. En effet, une dfectuosit de cet automatisme va se traduire par des gnes considrables pour ceux-ci, et la sensibilit de la clientle ces perturbations est croissante. 5.7.3. - Automatisme dlestage frquencemtrique Dans le cas exceptionnel de surcharge du rseau, un dsquilibre peut se produire entre la "production" et la "consommation". Ce dsquilibre va se traduire par une baisse de frquence de la tension du rseau. Un automatisme (dlestage frquencemtrique) va provoquer l'ouverture progressive des dparts HTA. La charge dlester tant variable, les dparts sont regroups en quatre chelons. La rpartition des dparts est effectue en fonction de la prsence de clients prioritaires (voir chapitre C 24.13 du Guide Technique de la Distribution d'Electricit). D'autres dispositions sont prises titre prventif, telles que : baisse de la tension de 5 % ; dlestage tlcommand. Ces dispositions font l'objet du "plan de sauvegarde". 5.7.4. - Automatisme rgulation de tension Pour adapter au mieux la tension dlivre sur le rseau, un automatisme permet de rguler la tension HTA sur les transformateurs HTB/HTA ; le principe est de comparer la tension existante par rapport une tension de rfrence reprsentant le "client moyen". La comparaison s'effectue en simulant la chute de tension en fonction de la charge (compoundage). L'ajustage plus fin de la tension BT s'effectue ensuite en rseau en agissant sur la position du transformateur HTA/BT (rglage par prises "hors charge" ct BT). Le rglage ct HTA s'effectue l'aide du rgleur en charge du transformateur HTB/HTA command par l'automate de rgulation de tension.
6 Principes et organisation du plan de protection
6.1. - Principes gnraux d'limination des dfauts
Ces principes sont au nombre de trois : Un rseau ne doit pas tre maintenu sous tension aprs l'apparition d'un dfaut, mme si celui-ci n'empche pas la distribution de l'nergie sauf dispositions particulires. En effet, tout dfaut constitue un danger pour les personnes et les animaux ainsi que pour le matriel, en raison des conditions anormales dans lesquelles il se trouve exploit. On peut chercher rduire le courant de court-circuit qui rsulte du dfaut. Mais, si cette mesure limite les dangers indiqus ci-dessus, elle est loin de les supprimer totalement. Ainsi, le maintien de la fourniture pendant un dfaut monophas dans des conditions non contrles comporte des risques non ngligeables. Un rseau doit comporter deux systmes de protection, l'un contre les dfauts entre phases, l'autre contre les dfauts la terre. Les courants de court-circuit ont, en effet, des valeurs trs diffrentes selon qu'ils rsultent de dfauts entre phases ou de dfauts entre une phase et la terre. Dans le premier cas, le dfaut n'a pratiquement aucune rsistance alors que dans le second cas, celle-ci est souvent leve ; de plus, le rgime de neutre HTA du rseau intervient pour modifier la valeur du courant de dfaut monophas. Les protections contre les dfauts entre phases ne doivent jamais tre considres comme des protections contre les surcharges. En effet, contrairement aux courts-circuits, les surcharges ont des effets purement thermiques et ne sont dangereuses qu'au bout d'un certain temps.
6.2. - Organisation du plan de protection
6.2.1. - Principes a) Objectifs Il doit permettre la slection et l'limination des dfauts d'isolement de toutes formes. Il ne saurait tenir lieu de protection de surcharge. Il doit permettre de distinguer l'lment dfectueux parmi les lments de rseaux suivants : B 6 1 - 2 1 dparts HTA ; Page 63 jeux de barres HTA ; transformateurs HTB/HTA et leurs liaisons aux jeux de barres HTA.
Principes et organisation du plan de protection
b) Protections principales Ces protections sont organises en trois niveaux en cascade : les dparts HTA ; les arrives HTA alimentant les jeux de barres HTA ; les liaisons entre transformateurs HTB/HTA et arrives HTA. c) Autres protections De plus, il faut ajouter : les protections contre les dfauts rsistants ; les protections des tableaux HTA ; les protections internes du transformateur HTB/HTA ; l'limination des dfauts par le fonctionnement du disjoncteur shunt. 6.2.2. - Application au palier classique Ce plan de protection met en uvre les principes suivants : Dtection : Critre ampremtrique pour les dfauts entre phases et entre phases et terre. Slectivit : Critre chronomtrique avec un intervalle de slectivit de : - 300 ms entre les protections clients et les protections de dpart ; - 500 ms environ entre les protections des dparts, arrives et liaisons (voir B 61-22). Protections de tiers : Dtection non slective des dfauts rsistants dans la mise la terre du neutre, puis recherche automatique par ouverture slective des dparts. Elimination des dfauts monophass fugitifs par un disjoncteur shunt. Protection des matriels : Transformateurs : Buchholz, masse cuve. Tableau HTA : Masse tableau. Grille HTA : Masse grille. La figure 31 ci-aprs prsente une vue gnrale de ce plan de protection.
Protection liaison 2 Rph + 1 Rh + 1 Rt
Protection arrive 2 Rph + 1 Rh + 1 Rt
Protection dpart 2 Rph + 1 Rh + 1 Rt
t Dcl HT Rt
Renclencheur
Protection masse tableau
Protections des postes HTB/HTA - Palier classique
figure n 31
6.2.3. - Palier 1986 a) Objectifs L'apparition du palier 86 s'est traduite par : la mise en place des Protections Sans Alimentation Auxiliaire (pouvant fonctionner sans l'apport d'nergie autre que celle prleve sur le "dfaut", et donc indpendante de tout atelier d'nergie) ; une filerie de type tlphonique ; des automatismes raliss par logiciel incorpor au calculateur de poste (calculateur de tlcommande). Les objectifs principaux recherchs lors de la mise en place de ce palier taient : amlioration de la fiabilit des postes sources (par l'installation de PSAA) ; amlioration de la qualit de fourniture grce l'introduction de protections temps dpendant (EPATR) (protections slectives en cas de dfaut monophas rsistant) ; la rduction des cots de ralisation et d'exploitation par la standardisation du matriel. Ce schma est illustr par la figure n 32 page suivante. Les protections sont de type sans alimentation auxiliaire : Ensemble de Protections A Maximum d'Intensit (EPAMI) ; il s'agit de protections ampremtriques temps constant. Ensemble de Protections Ampremtriques de Terre Rsistante (EPATR) ; il s'agit de protections ampremtriques temps dpendant (inverse).
Protections des postes HTB/HTA - Palier 86
figure n 32
b) Rle du calculateur de poste Le calculateur de poste (Poste Asservi : PA) a un rle essentiel dans la mise en place du palier 1986 ; en plus de la fonction d'interface de tlcommande, il assure les automatismes suivants : Renclencheur. Tlcommande Centralise Frquence Musicale (TCFM). Dlestage frquencemtrique. L'automatisme renclencheur permet, outre le renclenchement, des oprations trs importantes : Dclenchement des dparts Dpart souterrain : - La protection va dtecter un dfaut et avertir instantanment le calculateur ; l'automate renclencheur va provoquer au bout d'une temporisation constante le dclenchement du disjoncteur de dpart. Si, au bout de cette temporisation, l'ouverture n'a pas lieu, la protection donnera un ordre d'ouverture. Dpart arien : - Comme pour les dparts souterrains, la protection va dtecter un dfaut et alerter le calculateur ; ce dernier va alors donner les ordres successifs d'ouverture et fermeture correspondant aux cycles de renclenchement. Le seuil de fonctionnement des renclenchements pour les dfauts homopolaires a t fix 15 A (les dfauts infrieurs 15 A sont trs rarement fugitifs ou semi-permanents). Dans le cas o le calculateur est dfectueux, un automatisme de secours provoque sur le mme principe deux cycles lents ; cet automate est implant dans le Consignateur d'tat - Synoptique - Secours renclencheur Secours tlalarme (C3S). En dernier recours, l'EPAMI donne un ordre d'ouverture. Dclenchement de l'arrive HTA En secours des dparts : - Si un dpart en dfaut reste ferm bien qu'ayant reu un ordre d'ouverture, l'automate provoque l'ouverture en secours de l'arrive HTA. Par protection jeu de barres (paragraphe 5.5.2).
6.3.1. - Protection contre les dfauts entre phases Elle est ralise par deux relais ampremtriques temps constant. Ils doivent tre rgls une valeur infrieure au plus petit courant de dfaut susceptible de se manifester entre phases.
6.3.2. - Protection contre les dfauts phase-terre Elle est ralise par un relais ampremtrique temps constant un seuil auquel on peut rajouter : soit une protection ampremtrique temps dpendant (temps inverse), c'est l'EPATR du Palier 86 ; soit une protection wattmtrique homopolaire. Nota : Cette protection peut galement tre ralise par un relais ampremtrique double seuil (voir paragraphe 5.2.3). 6.3.3. - Conditions de mise en uvre d'une protection wattmtrique sur les dparts HTA Mise la terre du neutre HTA par bobine de compensation. Dans le futur, lorsque la mise la terre du neutre HTA sera faite par une bobine de compensation limitant le courant de dfaut en dessous de 60 A, le recours aux PWH sera ncessaire. Cas de la mise la terre par faible impdance (40 , 40 + j 40 ), c'est--dire avec des courants de dfauts francs maximaux de 300 ou 150 A, l'insertion des PWH se fait comme suit : Cas des postes classiques Critres de mise en place : Le problme pos est celui du rglage des protections ampremtriques homopolaires. Si celui-ci est trop lev, la sensibilit de dtection est dgrade au niveau du dpart HTA. En effet, tous les dfauts de valeur infrieure ce rglage sont alors vus par le dtecteur de terre rsistante. Il en rsulte une dgradation de la qualit de fourniture puisque le dispositif de recherche de terre rsistante est sollicit, provoquant ainsi des coupures trs brves sur les dparts explors. Le critre principal est donc celui du rglage du seuil des protections homopolaires et il faut l'affiner en tenant compte de la frquence de fonctionnement de l'automatisme de recherche de terre rsistante. Pour les rseaux 20 kV, la valeur de rglage homopolaire audessus duquel l'installation d'une PWH doit tre examine est : - 60 80 A pour les rseaux mis la terre par rsistance 40 ; - 50 60 A pour les rseaux mis la terre conformment aux dispositions immdiates (R = 80 ou Z = 40 + j 40 ). La valeur acceptable du nombre de fonctionnements de la B 6 1 - 2 1 recherche de terre rsistante est valuer en fonction des Page 69 caractristiques de la clientle et du rseau considr. Nota : Dans les postes urbains dont l'impdance de mise la terre est de 12 , le courant monophas (1 000 A) est suffisant pour faire fonctionner les protections ampremtriques. Il n'y a
pas de ncessit d'installer des PWH. Mise en uvre : Les PWH sont ajoutes aux protections actuelles. Elles sont du type PWH 1. Elles sont raccordes en parallle avec les protections homopolaires ampremtriques et traites de la mme manire vis--vis du renclencheur ou du RSE. Le contact de sortie temporis est en parallle avec le contact de sortie temporis des protections homopolaires ampremtriques. La mesure du courant se fait partir d'un tore spcifique du constructeur de PWH. La mesure de la tension rsiduelle 3 Vo ncessite, selon la protection utilise, la fourniture des trois tensions V1, V2, V3 ou celle de la tension rsiduelle au travers d'un gnrateur de tension homopolaire. Deux remarques peuvent tre faites : la protection doit tre alimente par sa tension jeu de barres. Aussi un aiguillage tension spcifique doit tre prvu, identique celui qui existe pour une rame quipe de deux disjoncteurs shunt ; dans le cas de l'utilisation d'un gnrateur de tension homopolaire, celui-ci doit tre install au plus prs de la demi-rame concerne pour des raisons de perturbations ventuelles du signal Vo et de surveillance du circuit Vo. A dfaut, ce gnrateur pourra tre install dans la tranche commune ou automatismes. La protection et la surveillance des circuits tension est assure de la manire suivante : pour les circuits V1, V2, V3 par les fusibles HTA, via les dtecteurs de fusion fusibles (DFF), et par les fusibles BT, via les contacts de fusion fusible. Nota : Dans le cas d'une anomalie sur ces circuits, une pseudo tension homopolaire va apparatre, pouvant faire dclencher intempestivement les dparts en cas d'apparition d'un dfaut. Aussi, et en plus de l'alarme qui ncessite une intervention urgente les PWH sont inhibes sur prsence Vo pendant un temps suprieur 10 s (par une commande externe ou en interne). La surveillance du circuit Vo est plus dlicate, car, hors dfaut HTA, il n'y a pas de tension sur ce circuit. Aucune disposition particulire n'est requise ce jour. En cas de dfaut, ce sont les protections ampremtriques arrive et/ou liaison qui fonctionneront.
Rglage et intgration dans le plan de protection Rglage et sensibilit d'une protection wattmtrique homopolaire. Le rglage d'une PWH s'exprime en watt. En effet, elle est sensible une puissance active homopolaire qui dpend de la valeur du courant de dfaut, de la tension homopolaire (plus prcisment, les PWH fonctionnent partir de la tension rsiduelle, Vr = 3 Vo), et du dphasage entre le courant de dfaut et la tension rsiduelle (P = 3 Vo Ir cos ). Les formules de calcul sont les suivantes : PHTA = 3 Vo 3 Io cos avec 3 Vo = tension rsiduelle HTA et 3 Io = I rsiduel HTA ; PBT = 3 VoBT 3 IoBT cos avec : 20 000 100 / ) VoBT = Vo/rapport des TT (le plus souvent 3 3 IoBT = Io/rapport du TC (le plus souvent 100/1). Ainsi si : PBT = 0,4 W 20 000 3 100 PHTA = 0,4 W 100 1 3 PHTA = 0,4 W 200 100 = 8 kW. En gnral, la PWH sera rgle sa sensibilit la meilleure, c'est--dire 0,4 W en basse tension ou 8 kW en HTA. Le chapitre 3.4 du B 61-22 permet d'tablir la corrlation entre le rglage exprim en puissance et le courant de dfaut dtectable en fonction du capacitif du rseau. On retiendra qu'en moyenne, pour un rglage de la PWH 0,4 W (BT), sa sensibilit est de l'ordre de 5 A 10 A sur les types de mise la terre actuels. Intgration dans le plan de protection : - Il faut noter que, dans la plage comprise entre la sensibilit de la PWH ( 10 A) et le seuil du shunt ( 15 A en malt 40 ), il n'y aura pas de coup de shunt ni de renclenchement rapide sur le dpart. On fera cependant un renclenchement lent. Par ailleurs, il y a intrt conserver l'automatisme de recherche de terre rsistante pour traiter les dfauts infrieurs 10 A. B 6 1 - 2 1 Cas des postes palier 86 Page 71 Critres de mise en place Dans les postes palier 86, il n'est pas ncessaire de mettre en place des protections wattmtriques homopolaires.
En effet, les caractristiques des EPATR sont telles qu'il n'y a pas, dans ces postes, de problme de rglage homopolaire. Toutefois, dans certains cas rares de dparts fortement capacitifs, les EPATR peuvent tre mis en dfaut ; il faudra donc tudier le cas des postes qui comportent des dparts dont les courants capacitifs (3 Io) dpassent : - 120 A (3 Io) sur rseau mis la terre par rsistance 40 ; - 100 A (3 Io) sur rseau correspondant aux dispositions immdiates. Mise en uvre Si une dcision d'installation de PWH dans un poste palier 86 est prise, elle doit se mettre en uvre dans les conditions suivantes : - les PWH se substituent aux EPATR, elles sont installes en lieu et place de ces dernires ; - l'ensemble des dparts doit tre quip de PWH. En effet, si un seul dpart est quip d'une PWH et qu'un dfaut infrieur 10 A l'affecte, tous les autres dparts quips d'EPATR vont successivement se dclencher. En ce qui concerne la mesure des courants et tensions rsiduels, les mmes remarques que celles du paragraphe concernant le palier classique s'appliquent. Rglage et intgration dans le plan de protection Rglage et sensibilit : - En ce qui concerne le rglage et la sensibilit des PWH, les mmes remarques que celles du palier classique s'appliquent. Intgration dans le plan de protection : - Les dfauts infrieurs 10 A ne seront pas vus par les protections des dparts. Si rien n'est fait, ils solliciteront le dtecteur de terre rsistante qui provoquera, aprs 165 s, le dclenchement de l'arrive HTA. Le problme du traitement des dfauts rsistants se pose donc. Deux solutions sont possibles : maintien des dispositions actuelles, c'est--dire dclenchement de l'arrive aprs 165 s ; transformation de cet ordre de dclenchement en une alarme "terre rsistante". Cette alarme permettra d'entreprendre, de faon manuelle et par tlcommande, la recherche du dfaut. 6.3.4. - Temporisation La temporisation des protections phases et homopolaire doit tre coordonne avec la temporisation de la protection des clients, limite 200 ms dans la norme NF C 13-100.
La fermeture manuelle d'un dpart entrane le verrouillage des cycles de renclenchements pendant un temps suprieur 10 s. Ceci permet d'viter la ralisation de ces cycles lorsqu'on renclenche volontairement sur dfaut permanent. 6.3.5. - Rgime Spcial d'Exploitation (RSE) Les travaux sous tension (TST) ncessitent certaines modifications de rglage des dispositifs de protection, afin de mettre hors tension dans le plus bref dlai la ligne sur laquelle un dfaut peut apparatre par suite d'une fausse manuvre de l'quipe excutant les travaux sous tension. Pour rduire les consquences d'un ventuel incident d'origine lectrique sur le chantier TST, les protections et automatismes doivent tre modifis. Trois rgimes ont t dfinis : le rgime normal, le rgime spcial d'exploitation A et le rgime spcial d'exploitation B. a) Rgime normal Le cas habituel o les quipes TST n'interviennent pas. b) Rgime spcial d'exploitation A (RSE A) Il permet l'intervention par une quipe TST sur un dpart HTA radial ; il entrane : l'inhibition des automatismes de renclenchement du dpart concern ; l'limination de la temporisation des protections du dpart, y compris pour les PWH, pour permettre le dclenchement instantan ; le dclenchement temporis en 1,2 s, pour les dfauts dtects par la protection homopolaire temps inverse du dpart (cas du palier 1986) ; le dclenchement temporis en 1,5 s pour les dfauts dtects par la protection de terre rsistante centralise. Ainsi, dans le cas du palier 1986, un dpart se trouvant en RSE A affect d'un dfaut de terre rsistante s'ouvrira au bout de 1,2 s par suite de l'action de l'EPATR concern. Compte tenu des courants homopolaires crs par le dfaut, un dpart sain en RSE A peut s'ouvrir galement. En effet, en cas de dfaut de terre rsistante sur un dpart voisin en rgime normal d'exploitation, un dpart sain en RSE A aura les plus grandes chances d'tre ouvert au bout de 1,2 s. Le dclenchement par la dtection de terre rsistante centrali- B 6 1 - 2 1 Page 73 se (1,5 s) intervient en secours des EPATR. Dans le cas du palier classique, tous les dparts en RSE A s'ouvriront au bout de 1,5 s en cas de dtection d'un courant de terre rsistante.
c) Rgime spcial d'exploitation B (RSE B) Il permet d'effectuer des liaisons entre deux dparts HTA issus d'un mme transformateur ; il entrane : l'inhibition des automatismes de renclenchement ; l'limination de la temporisation du dpart ; le shuntage des protections homopolaires (EPAMI et EPATR dans le cas du palier 1986 et protection temps constant dans le cas du palier classique) et l'inhibition de la protection wattmtrique homopolaire ventuelle. Ceci permet d'viter le dclenchement du ou des dparts lors du dfaut fictif provoqu par le dsquilibre d au pontage, le raccordement des trois phases n'tant pas simultan ; le dclenchement instantan par la dtection de terre rsistante. d) Remise en service de la temporisation d'un dpart Pour permettre le renclenchement manuel d'un dpart en RSE, la temporisation du dpart est active sur toute fermeture volontaire du dpart et ceci pendant 1 seconde.
6.4. - Coordination avec le Disjoncteur Renclencheur en Rseau (DRR)
Cet appareil est install sur le rseau pour amliorer la qualit de fourniture en rduisant le nombre de creux de tension et de coupures brves et longues ; son installation est illustre par la figure n 33. Il doit tre considr comme un disjoncteur remplissant les mmes fonctions qu'un disjoncteur de poste source (protection, renclenchement, tlcommande) mais install judicieusement sur un dpart, en tte d'une drivation perturbatrice ou en fin de rseau principal. Installation d'un DRR
figure n 33
Page 74 DRR Rseau
6.4.1. - Le fonctionnement du DRR Il est diffrent selon le type de dfaut : a) Simple dfaut monophas Si la valeur du courant de dfaut est infrieure la valeur du courant de limitation par l'impdance du neutre, il s'agit d'un dfaut simple : le shunt doit d'abord fonctionner. 150 ms aprs la dtection du courant, le disjoncteur est autoris fonctionner. Cette autorisation est donne durant 0,3 4 s (paramtrable). Autorisation de fonctionnement du DRR sur dfaut monophas
I Fermeture du shunt Autorisation de fonctionnement du DRR
figure n 34
Ouverture du shunt
150 ms 120 ms 300 ms
Si la valeur du courant de dfaut est infrieure 15 A, il n'y aura pas de cycle de renclenchement. La dtection du courant de dfaut monophas s'effectue l'aide d'une protection ampremtrique temps inverse alimente par un tore pour les dfauts rsistants, et par une protection ampremtrique temps constant alimente par trois transformateurs de courant pour les dfauts peu rsistants. Pour fonctionner correctement, le DRR doit tre plus rapide que le dpart. b) Double dfaut monophas Si la valeur du courant de dfaut est suprieure la valeur du courant de limitation par l'impdance de neutre, cela veut dire que le dfaut est double : le DRR effectue instantanment son cycle rapide, suivi ventuellement de deux lents.
c) Dfaut polyphas Pour que le DRR soit plus rapide dans son fonctionnement, il faut retarder les cycles rapide et lents des dparts quips de DRR. La figure ci-aprs rsume le fonctionnement du DRR sur dfaut monophas. Fonctionnement du DRR sur seuil homopolaire
figure n 35
Ouverture DRR instantane Ouverture dpart instantan Ouverture DRR temporise Ouverture dpart temporis
Fonct des automatismes
Fonct dfaut double Dclt DRR instantan Cycle de renclenchement DRR
300 100 Exemple de rglage 15 10 Fonctionnement DRR
Fonctionnement disjoncteur dpart poste palier classique
Cycle shunt + Renclenchement DRR
Fonctionnement disjoncteur dpart poste palier 1986
Pas de renclenchement DRR
Temps (s) 0 0,1 1 10 100
6.4.2. - Botier de Coordination des Renclenchements (BCR) Il est situ dans le poste source et a pour tche, si le dfaut est en aval du DRR : de retarder les cycles rapide de 180 ms ; de verrouiller le cycle rapide pour laisser le temps au DRR d'effectuer ses cycles lents ; de permettre la recherche de dfaut partir du DRR sans provoquer de cycles sur le dpart (en cas de fermeture sur dfaut). Dans le cas o le dfaut est en amont du DRR, le dpart conserve son fonctionnement normal.
Le BCR pour fonctionner doit donc disposer des informations suivantes : autorisation de rapide, issue du contrle commande du disjoncteur shunt ; fonctionnement instantan de la protection ampremtrique, issu de la protection du dpart ; fonctionnement instantan de la protection wattmtrique homopolaire, issu de la protection du dpart (si elle existe) ; ordre d'ouverture du disjoncteur du dpart, issu soit de la protection du dpart (poste palier "classique"), soit du calculateur du poste (poste palier "PSAA") ; inhibition des cycles rapides du disjoncteur de dpart, issue de l'quipement de conduite ( l'initiative du charg de conduite) permettant les recherches de dfaut en rseau partir du DRR. 6.4.3. - Illustration du fonctionnement Le fonctionnement sur dfaut polyphas est illustr ci-aprs : Chronogramme du fonctionnement du DRR sur dfaut polyphas
figure n 36
R (rapide) DEF L (lent) L
IDEP TRet IRET - DEP TRet
T DEF Courant de dfaut IDRR Surintensit dtecte par la protection du DRR IDEP Surintensit dtecte par la protection du dpart IRET DEP Surintensit retarde par le BCR (de TRet) VCR Verrouillage du cycle rapide par BCR T Temporisation entre cycles
Les temporisations du BCR (VCR et T) doivent tre paramtres en fonction des temporisations des cycles rapides et lents du DRR
6.4.4. - Fonctionnement en cas de RSE En cas de travaux sous tension sur le dpart, il est ncessaire de prendre les dispositions suivantes : a) Rgime Spcial d'Exploitation A Si les travaux ont lieu en amont du DRR, le dpart est mis en RSE A au poste source : le DRR n'a aucune influence ; pas d'intervention au niveau du DRR. Mise en place d'un DRR
figure n 37
A R (autorisation de rapide)
Arrive SHUNT DEPART AERIEN
TC Tore EPATR
Commande locale Commande distance
Atelier d'nergie
Protection et automatisme
ea n rie ne
Si les travaux ont lieu en aval du DRR, le passage en RSE A s'effectue sur le coffret de contrle commande associ au DRR (par tlcommande ou localement), les fonctions ralises sont identiques celles du poste source (suppression du cycle de renclenchement, limination de la temporisation de dclenchement, dclenchement temporis 1,2 s sur terre rsistante dtect par la protection homopolaire, mais bien sr, sans secours du dtecteur de terre rsistante du poste source) ; pas d'intervention au niveau du poste source. b) Rgime Spcial d'Exploitation B Les fonctions de protections et d'automatismes sont mises hors service (par tlcommande ou localement) ; il ne subsiste que la fonction tlcommande (en effet, il est impossible d'avoir accs la circulation d'un courant de dfaut dans la mise la terre du neutre au niveau du DRR).
6.5. - Protections arrives HTA
6.5.1. - Principes de rglage Le rglage des protections doit permettre : le secours des protections des dparts ; le passage des transitoires de courants lors des enclenchements d'arrive ; une bonne slectivit pour les dfauts amonts. 6.5.2. - Arrives en simple attache Le rglage de la protection de phase se fait en fonction de la puissance du transformateur auquel elle est rattache. Le rglage de la protection homopolaire se fait en fonction du coefficient d'amplification du courant rsiduel (). 6.5.3. - Arrives en multi-attaches Le rglage de la protection de phases doit tre suprieur la puissance maximum transite par l'attache. Le rglage de la protection homopolaire est plus dlicat. Il doit : assurer le secours de la protection homopolaire d'un dpart HTA (idem simple attache) ; garantir la slectivit en cas de dfaut phase-terre sur le rseau HTA issu d'une autre attache. Le rglage doit donc tre suprieur au courant capacitif total de la rame. Ces deux conditions sont trs souvent incompatibles dans les postes ayant une mise la terre HTA de 150 ou 300 A. B 6 1 - 2 1 Toutefois dans les postes mis la terre par une impdance P a g e 7 9 1 000 A, ce rglage peut tre mis en uvre si le courant capacitif de la rame n'est pas trop lev (200 300 A).
En effet, si le total du courant capacitif de la rame saine est suprieur au rglage homopolaire de l'arrive correspondante (ce qui est probable), la remonte du courant capacitif travers l'arrive de cette rame provoquera son dclenchement. Circulation des courants capacitifs en cas de dfaut sur un rseau aliment par un transformateur double attache
figure n 38
La mise en place d'une protection wattmtrique homopolaire permet de valider le sens de passage du courant et d'viter ce dclenchement intempestif (protection directionnelle). Pour ces postes, cette solution doit tre systmatiquement mise en uvre sur les arrives double attache. L'insertion la plus simple dans le plan de protection existant consiste mettre cette protection en srie avec la protection homopolaire ampremtrique actuelle, de faon valider le fonctionnement de cette dernire par la dtection wattmtrique. Ce mode de raccordement vite ainsi toute difficult de rglage. Plus prcisment, le contact de sortie instantan de la PWH sera mis en srie avec le contact de sortie temporis de la protection homopolaire ampremtrique. Dans les postes du palier 86, il faudra court-circuiter l'information donne par la PWH par un relais manque de tension auxiliaire pour conserver le dclenchement autonome de l'arrive sur dfaut monophas. 6.5.4. - Temporisation La temporisation de l'arrive doit tre gale deux fois la temB 6 1 - 2 1 porisation de dclenchement des dparts, augmente de l'inP a g e 8 0 tervalle de slectivit.
La fermeture manuelle d'une arrive annule la temporisation de dclenchement pendant 3 secondes. Pendant ce temps le fonctionnement de la protection est temporis 0,3 seconde pour viter les risques de dclenchements intempestifs qui pourraient tre donns lors des rgimes transitoires conscutifs l'enclenchement. 6.5.5. - Protection de secours du disjoncteur arrive (T3T2) Si un ordre de dclenchement du disjoncteur arrive (par fonctionnement protection arrive ou recherche de terre rsistante) n'est pas effectu, un ordre d'ouverture du disjoncteur HTB est gnr par la protection d'arrive (fonction T3-T2). La temporisation doit tre au minimum gale la diffrence entre les temporisations des protections des liaisons et des arrives.
6.6.1. - Liaison entre transformateur HTB/HTA et tableau HTA Il s'agit d'assurer la protection de la liaison entre le transformateur et le tableau HTA et des matriels raccords cette liaison : transformateur des services auxiliaires, impdance de neutre ventuelle, transformateur d'injection TCFM. Elle assure galement la protection thermique du systme de mise la terre de neutre HTA avec les protections complmentaires dcrites en 6.6.2. La protection est constitue d'un ensemble de protections maximum d'intensit identique celle d'un dpart HTA et qui commande le disjoncteur HTB et d'arrive. Les relais de phase sont aliments par deux tores (bushing) disposs sur les bornes HTA du transformateur. Le relais homopolaire est aliment par un transformateur de courant insr dans la mise la terre du neutre HTA. La temporisation est suprieure celle de l'arrive pour conserver le transformateur des auxiliaires en service en cas de dfaut en aval de la protection de l'arrive. Rglage des phases : Il doit tre coordonn avec celui des protections d'arrives. Il doit permettre les surcharges du transformateur HTB/HTA et les transitoires l'enclenchement.
Rglage homopolaire : En simple attache, le courant dans le neutre HTA est gal au courant rsiduel de l'arrive. Nature et rpartition des courants - Arrive en simple attache
figure n 39
Courant Courant Courant Courant
gnr par l'impdance du neutre capacitif arrive saine capacitif arrive en dfaut rsiduel total
En multi attache, le courant dans le neutre HTA est gnralement infrieur au courant rsiduel de l'arrive en dfaut. Ce dernier est major des courants capacitifs rsiduels transitant dans les autres attaches. Nature et rpartition des courants - Arrive en double attaches
figure n 40
Arrive saine
Arrive en dfaut
Le rglage du relais homopolaire doit tre suffisamment bas pour : assurer la protection de la liaison et notamment des lments de la grille HTA ; protger le systme de mise la terre du neutre HTA d'une destruction thermique en association avec les protections dcrites ci-dessus. Il doit tre suffisamment haut pour tre coordonn avec les protections arrives et dparts. 6.6.2. - Protections complmentaires de la mise la terre du neutre HTA Il existe deux problmes : le retour d'exprience li au comportement du matriel met en vidence des dfauts (coupure ou mise en court-circuit de spires de RPN). Ceux-ci ne sont dtects qu'au travers des analyses d'incidents ou lors d'actions de maintenance prventive ; l'ensemble protections/tenue des matriels en palier 86 n'est pas coordonn pour les matriels de mise la terre du neutre. Aussi, des protections complmentaires peuvent tre mises en uvre. a) Fonctionnalits Contrle de continuit Cette protection permet de dtecter les ruptures dans la connexion de mise la terre du neutre du secondaire du transformateur HTB/HTA. Elle est constitue d'une protection ampremtrique non filtre temps constant. Dtection de court-circuit Cette protection est destine signaler les courts-circuits entre spires dans les rsistances de neutre. Elle est constitue d'une protection ampremtrique temps constant seuil minimal. Protection thermique C'est une protection ampremtrique temps dpendant, coordonne avec les EPATR, la tenue thermique des matriels et la protection homopolaire. Elle est destine principalement aux postes du palier 86 et protge la rsistance et/ou la self. Ce problme est prsent ci-dessous. b) Postes du palier 1986 - Dtermination de la protection thermique Le problme Le seuil de rglage de la protection homopolaire de liaison peut aller jusqu' 100 ou 120 A, au-dessus des autres seuils de rglage des protections homopolaires (dparts, arrives). L'EPATR des dparts assure la slectivit jusqu' cette valeur.
La courbe EPATR prend en compte la tenue thermique de l'impdance de neutre. Un problme se pose lorsqu'un EPATR tombe en panne et que le dfaut est en dessous du seuil de la protection homopolaire du dpart. On va aller jusqu' la situation suivante : dclenchement successif des EPATR sur les dparts sains ; dclenchement temporis de l'arrive assur par le Dtecteur de Terre Rsistante (165 s). L'impdance de neutre peut alors tre endommage, si le dfaut est suffisamment franc et si le rglage de la protection homopolaire du dpart est suffisamment lev, car le dfaut ne sera limin qu'en 165 s. Calcul des seuils pour 165 secondes
Matriel RPN 300 A RPN 150 A BPN 300 A (destine tre mise en srie avec une RPN 300 A) Cycle thermique 20 A/10 min + 300 A/5s 20 A/10 min + 150 A/5s Courant neutre : 85 A/30s + 220 A/5s Courant bobine : 60 A/30s + 150 A/5s Tenue quivalente (*) 690 000 = 690 k 352 500 = 350 k
220 500 = 220 k
(*) Dans la valeur donne, seul le I2t est donn, indpendamment de la valeur du R, ce qui est valable si on raisonne impdance de neutre constante. Les diffrents cas : RPN 300 A : I2 * 165 = 690 k I = 65 A ; RPN 150 A : I2 * 165 = 350 k I = 46 A RPN 300 A : I2 * 165 = 220 k Ibobine = 37 A et Ineutre= 52 A. Si le dfaut est tel qu'il cre un courant dans le neutre suprieur cette valeur, l'impdance de neutre pourra tre endommage (selon la temprature extrieure, la configuration du poste, ...) aprs les 165 secondes. Dtermination de la courbe de protection thermique Cette courbe doit tre au-dessus de la courbe de fonctionnement de l'EPATR. Le point maximum est donn par la tenue thermique de la bobine gale I2 t = 220 k. Information complmentaire : cas du palier classique Le problme est moindre, car le dfaut est limin en 30 secondes maximum. Le tableau de tenue thermique devient : RPN 300 A : I2 * 30 = 690 k I = 152 A ; RPN 150 A : I2 * 30 = 350 k I = 108 A RPN 300 A : I2 * 30 = 220 k Ibobine = 85 A et Ineutre= 122 A.
Le risque de dgradation de l'impdance de neutre est trs rduit, car les PWH sont mettre en uvre partir de 80 A au plus. Aussi, le seuil de l'arrive est peu suprieur cette valeur et donc le seuil thorique de la liaison.
6.7. - Protections masse tableau, masse cuve, masse grille
Ce sont des protections ampremtriques mesurant des courants phase-terre. Le seuil de rglage doit tre infrieur au courant la terre des dfauts biphas-terre. La temporisation doit tre la plus rduite possible (100 ms), sauf dans le cas de la protection masse tableau deux stades o le deuxime stade est de 400 ms. La protection masse tableau est dcrite au paragraphe 5.5.1. Sa politique d'installation et d'utilisation est dcrite ci-aprs. Tableaux jeux de barres isols dans l'huile Ces tableaux sont sujets des incendies importants (feux d'huile) en cas de dfaut jeu de barres. La protection est assure par une protection un seul stade. Elle peut tre lgrement temporise car les dfauts voluent moins rapidement qu'en cas d'isolement dans l'air. Le risque de dclenchement intempestif du disjoncteur HTA en cas de mise la terre par un sectionneur de terre non isol est jug moins grave que le risque d'incendie. Tableaux jeux de barres isols dans l'air Les risques d'incendie sont rduits, aussi la politique suivante est retenue : Sectionneur non isol. Plusieurs solutions sont possibles : - mettre une protection masse tableau un ou deux stades en acceptant une dgradation notable de la continuit de fourniture ; - traiter la protection masse tableau uniquement en alarme sans provoquer de dclenchement ; - ventuellement mettre en uvre une protection jeu de barres, qui existe dj dans les postes du palier 86 mais dont l'utilit est trs limite. Par ailleurs, une nouvelle protection jeu de barres sera dveloppe pour les futures cel- B 6 1 - 2 1 Page 85 lules HTA (voir paragraphes 5.5.2 et 6.8).
Sectionneur isol. On utilisera de prfrence la protection deux stades ; en effet, la nature des dfauts liminer est la suivante : - dfaut sur les barres HTA : le dfaut volue extrmement rapidement en dfaut polyphas ; la protection doit tre la plus rapide possible ; - dfaut interne au disjoncteur, sur les ttes des cbles HTA, sur l'embrochage, sur le sectionneur de terre ou sur le transformateur de tension : la prsence d'crans et les divers cloisonnements permettent de ralentir l'volution en dfaut polyphas. Les deux types de protection masse tableau A un stade : Un fonctionnement de la protection entrane le dclenchement simultan des disjoncteurs arrive et HTB. A deux stades : Premier stade : Elle est trs rapide et provoque l'ouverture des disjoncteurs HTA encadrant le tableau (arrive, couplage) ; les services auxiliaires restent aliments, le disjoncteur d'arrive HTB du transformateur HTB/HTA reste ferm. Le premier stade est bien adapt aux dfauts sur les barres HTA et autres dfauts en aval des disjoncteurs d'arrive HTA. Deuxime stade : Elle est lgrement temporise par rapport au premier stade. Elle confirme l'ouverture des disjoncteurs HTA (due au fonctionnement du premier stade) encadrant le tableau ainsi que celle du disjoncteur d'arrive HTB du transformateur HTB/HTA (pour viter d'alimenter le dfaut qui n'a pu tre limin par les disjoncteurs HTA). Elle est adapte aux dfauts qui apparaissent sur le tableau en amont du disjoncteur d'arrive HTA : (interne au disjoncteur, ttes de cbles, sectionneur de terre ou transformateur de tension ou d'intensit).
6.8. - Protection jeu de barres HTA
Le principe de cette protection est donn au paragraphe 5.5.2. Sa politique d'installation et d'utilisation est dcrite ci-dessous. Dans le palier 86, cette protection est assure par logiciel install dans le calculateur de poste. Compte tenu des enchanements de temporisations respecter pour assurer le dclenchement autonome des dparts, son intrt est trs restreint. De plus, elle est limite aux postes deux demi-rames et deux transformateurs HTB/HTA.
Pour les postes du palier classique, une nouvelle protection jeu de barres est en cours de dveloppement ; elle sera disponible en 1994. Cette protection sera ncessaire pour les nouvelles cellules HTA du palier technique 95. En effet, ces cellules ne permettront pas la mise en uvre d'une protection masse tableau. Principe de fonctionnement de la protection barres L'ouverture du disjoncteur d'arrive est active si : la protection phase de la liaison est active ; la protection phase de l'arrive est active ; aucune protection phase et homopolaire des dparts n'est active. La redondance protections liaison-arrive est utilise pour faciliter l'exploitation (consignation arrive). Les informations "phase" et "homopolaire" des dparts sont ncessaires pour dtecter un dfaut double sur deux dparts.
7 Rglage des protections ampremtriques homopolaires HTA : limites et compromis possibles
7.1. - Les limites du plan de protection homopolaire actuel
7.1.1. - Les principes actuels Hors protections masse cuve, grille et tableau, les protections homopolaires ampremtriques de la partie HTA du poste sont situes trois niveaux : dpart ; arrive ; liaison. La valeur de rglage ampremtrique d'un niveau est suprieur au niveau infrieur (en gnral un coefficient 1,2 s'applique) pour deux raisons : la protection de niveau suprieur ne doit pas tre plus sensible que la protection de niveau infrieur ; des incertitudes existent quant aux rapports de transformation, aux valeurs de rglage... Cette conception s'appuie sur l'hypothse que les courants capacitifs rsiduels au rseau sont faibles devant le courant gnr par l'impdance de neutre. 7.1.2. - Les volutions Les courants capacitifs rsiduels du rseau augmentent, du fait du dveloppement durable du rseau de cble HTA. Par ailleurs, les transformateurs HTB/HTA, peuvent comporter plusieurs attaches. Les circulations de courant sont alors modifies, et on peut dresser un tableau rcapitulatif des courants vus par chaque niveau de protection homopolaire. Notations : IRES : I rsistif impdance de neutre. ISELF : I selfique impdance de neutre (ventuel). NOTA : (IRES + ISELF) = I NEUTRE HTA 3 IoA : Courant capacitif rsiduel de l'attache A 3 IoSA : Courant capacitif rsiduel des dparts sains de l'attache A. 3 IoB, ... : Courant capacitif rsiduel des dparts des attaches B, ...
Rglage des protections ampremtriques homopolaires
Transformateur HTB/HTA Simple attache, note A
(I +I
Transformateur HTB/HTA Multi - attaches, notes B,...
+ 3IoSA
+ 3IoSA + 3IoB,...
Arrive A voyant le dfaut
SELF)+
3IoB,...
7.1.3. - Les contraintes Une valeur leve de rglage sur une protection homopolaire ampremtrique de dpart peut amener des valeurs encore plus leves des protections arrive et liaison. Ceci peut crer une perte de sensibilit trop importante pour ces protections.
7.2.1. - Adaptation de rglage Entre dpart et arrive Les solutions suivantes existent : le coefficient peut tre suprieur 1 (cas d'une RPN par exemple). Dans ce cas le rglage de l'arrive peut tre infrieur au rglage du dpart, ce qui amliore la situation ; l'autre cas favorable est relatif au transformateur multiattaches. En effet, dans ce cas, le 3 IoSA sensibilise gnralement la protection arrive (si celui-ci n'est pas ngligeable). Le coefficient 1,2 peut alors tre diminu. Entre arrive et liaison Le seul cas favorable est celui du transformateur multi attaches. En effet, le 3 IoB, ... sensibilise la protection arrive par rapport la protection liaison. 7.2.2. - Mise niveau des protections dparts Si aucune solution n'est trouve, on quipera l'ensemble des dparts de PWH. Dans ce cas, une PWH sera installe galement sur la ou les arrives en protection de base.
La sensibilit de la protection arrive restera infrieure celle des dparts. La protection liaison reste ampremtrique et sera rgle 30 A environ (cette valeur donne une sensibilit infrieure celles de l'arrive et des dparts). Cependant, pour les postes du palier classique, on aura intrt rechercher la valeur la plus haute possible, compatible avec la tenue thermique de l'impdance de neutre. En effet, dans le cas o une PWH est en panne et si le dfaut est moyennement rsistant, c'est la recherche de terre rsistante qui liminera le dfaut et non l'arrive. Cette possibilit n'existe pas pour les postes du palier 86.
8 Le fonctionnement du plan de protection et ses limites
Plusieurs tudes ont t menes concernant ce sujet (fiabilisation poste urbain, volution avec le futur palier de contrle commande numrique). Il ressort ainsi que les rseaux franais (430 000 km en arien et 110 000 km en souterrain en 1991) ont t affects par environ 700 000 dfauts se rpartissant comme suit : 8.1.1. - Dfauts non permanents Les rseaux ariens subissent : quelques milliers de dfauts auto-extincteurs ; 600 000 dfauts fugitifs et semi-permanents. Leur rpartition est celle indique au paragraphe 1.3.2. Il faut noter l'importance des dfauts fugitifs monophass qui reprsentent plus de 75 % du total des dfauts. Ils sont limins par environ : 275 000 coups de shunt ; 240 000 renclenchements rapides ; 65 000 renclenchements 1 lents ; 13 000 renclenchements 2 lents. 8.1.2. - Dfauts permanents Ce sont les dfauts non limins par un automate de reprise. a) Frquence des dfauts Elle dpend de la nature des rseaux ; on a ainsi : 7,6 dfauts pour 100 km de rseau arien et par an ; 11 dfauts pour 100 km de rseau souterrain et par an. b) Sige des dfauts L'analyse donne les rsultats suivants : 26 % Dfauts sans dgts constats ............................. Dfauts dans les postes sources ......................... 2% Dfauts sur les canalisations ariennes .............. 44 % Ils se rpartissent comme suit : - conducteurs rompus ...................... 42 % - conducteurs emmls .................... 4% - rupture d'attaches ........................... 6% - rupture de ponts ............................. 20 % - supports .......................................... 6% - interrupteur arien ......................... 6% Dfauts sur les canalisations souterraines et liaisons aro-souterraines .................................................... 16 %
Le fonctionnement du plan de protection et ses limites
Ils se rpartissent comme suit : - cbles .............................................. 66 % - botes de jonction ........................... 14 % - botes d'extrmit ........................... 18 % - botes de drivation ....................... 2% Dfauts HTA des postes HTA/BT ....................... 12 % c) Causes des dfauts Elles sont diffrentes selon la nature des rseaux : Pour les rseaux ariens, les causes principales sont : - les agressions atmosphriques (foudre, tempte) 45 % - les chutes d'arbres ............................................ 18 % - les dfaillances des matriels ........................... 13 % L'importance des phnomnes atmosphriques explique le caractre fugitif des dfauts affectant les rseaux ariens, notamment lors de fonctionnements d'clateurs. Pour les rseaux souterrains, les dfauts sont dus des ruptures d'isolement solide, ayant pour cause principalement les travaux de tiers (30 %). Cela explique le caractre permanent des dfauts en souterrain et l'absence de dfauts fugitifs sur ces rseaux. d) Rpartition des dfauts En 1991, elle tait la suivante : les 12 000 dparts ariens et mixtes voient 20 000 dfauts dont 5 500 sans dgt (1,8 dfaut par dpart) ; les 9 000 dparts souterrains voient 15 900 dfauts (1,8 dfaut par dpart) dont 3 000 sans dgts. Ces 35 900 dfauts permanents sont limins de la manire suivante : disjoncteurs arrive : 1 440 disjoncteurs dpart : 26 000 appareils en rseau (IACT) 3 900 non dtects 4 560 Il faut noter les points suivants : 23,4 % des dfauts sont sans dgts ; le quart est limin sans manuvre en rseau (un seul renclenchement du disjoncteur dpart suffit) ; 13 % des dfauts sont non dtects (1/8) ; 11,5 % des dfauts sont limins par recherche de terre. 8.1.3. - Dclenchements d'arrives HTA P a g e 9 4 Le chapitre C 21.42.051 du Guide Technique de la Distribution d'Electricit prcise les causes de dclenchements des arrives : 56 % sont dus des dfaillances du contrle commande : 37 % sont dus la dfaillance des protections dparts ; 12 % sont dus des cumuls de temporisation ;
4 % sont dus des fausses "masses-tableau" ; 3 % sont dus dfaillances autres protections ou automatismes.
8.2.1. - Ouvertures intempestives des disjoncteurs de dpart Les principaux fonctionnements intempestifs sont les suivants : a) Mise en rgime spcial d'exploitation Un sondage rcent indique que 10 15 % des dfauts permanents sur dparts ariens et mixtes, soit la moiti des dclenchements sans dgts, ont lieu sur les dparts en RSE. Les causes sont : l'inhibition de la temporisation des protections des dparts en RSE entrane systmatiquement leurs dclenchements dfinitifs pour tous les dfauts fugitifs affectant ces dparts ; l'augmentation de la sensibilit des protections des dparts en RSE. Ainsi tous les dfauts rsistants affectant l'ensemble du rseau issu d'un mme transformateur entranent des dclenchements de tous les dparts en RSE. De plus, tous les dfauts fugitifs monophass qui affectent ce rseau font dclencher systmatiquement les dparts en RSE B. En outre, l'augmentation du cble en rural entrane des difficults lors de pontage en RSE A et RSE B : En RSE A : Le pontage ou dpontage d'une phase induit un dsquilibre homopolaire fonction de la capacit homopolaire en aval et peut entraner le dclenchement du dpart par fonctionnement terre rsistante 1,5 s. En RSE B : Le pontage ou dpontage d'une phase entre deux dparts entrane une variation de la tension simple affectant cette phase du fait des chutes de tension en rseau. Il y a donc un dsquilibre de tension affectant l'ensemble des deux dparts se traduisant par un courant homopolaire dans l'impdance de point neutre HTA. Ceci peut conduire au dclenchement intempestif des deux dparts en RSE B. Ce courant dpend de la diffrence des capacits homopolaires entre les deux dparts et de la variation de tension sur la phase ponte. b) Mauvais rglages Ils sont dus essentiellement au rglage des protections homoB 6 1 - 2 1 polaires qui doit tre revu rgulirement. Page 95 Le suivi des fonctionnements des renclencheurs est trs important. c) Liaisons interpostes HTB/HTA Elles entranent, dans certaines circonstances, des courants de
transit importants (transit de puissance de plusieurs MW) faisant dclencher les protections dparts. d) Temps de verrouillage des renclencheurs Le fonctionnement des renclencheurs est verrouill chaque renclenchement (10 s pour le renclenchement rapide pour permettre le rarmement de la commande et normalement 3 s pour les renclenchements lents). Actuellement, le renclencheur lent en calculateur est verrouill 10 s, ce qui peut entraner des dclenchements dfinitifs pour deux dfauts successifs sur le mme dpart. Temps de verrouillage des renclencheurs
figure n 41
0,1 s 0,5 s 0,5 s 0,5 s
15/30 s V.R - 10 s
15/30 s V.R - 10 s V. L1 - 3 s V.R - 10 s V. L1 - 3 s V. L2 - 3 s
V.R : Verrouillage reclenchement rapide pendant 10 25 s. V.L1 : Verrouillage reclenchement lent 1 pendant 3 s. V.L2 : Verrouillage reclenchement lent 2 pendant 3 s.
8.2.2. - Ouvertures intempestives des disjoncteurs arrives HTA Les causes en sont multiples : a) Les dfaillances des protections dparts (400 500 par an) Le taux de dfaillances des protections est de 2,5 % par an. Les systmes actuels ne signalent pas les dfaillances qui ne sont dtectes que lors des dclenchements d'arrives (pannes dormantes). Le chapitre C 21.42.011 du Guide Technique de la Distribution d'Electricit donne quelques indications pour valuer la maintenance ncessaire. Cas particulier : Dans les postes ayant des transformateurs quips de plusieurs P a g e 9 6 attaches, un dfaut monophas activant la protection d'une arrive peut entraner galement le fonctionnement des protections des autres arrives ; ceci est d aux remontes capacitives.
Le non-fonctionnement du dpart (protections et disjoncteur) entrane ainsi le dclenchement de toutes les arrives rattaches au mme transformateur. b) Cumul temporisation (150 200 par an) Lorsque deux dparts issus de la mme arrive sont affects de deux dfauts lgrement dcals (quelques centaines de ms, cas de la foudre), la protection arrive est active pendant les temporisations des protections des deux dparts. La temporisation du dpart est gnralement de 0,5 s pour assurer la slectivit avec les protections clients (fixe 0,2 s). L'chelonnement des temporisations entre les protections "arrive" et "dpart" est de 0,5 s. Ainsi, deux dfauts dcals de 0,3 0,4 s affectant deux dparts HTA diffrents seront vus par la protection arrive pendant un temps comprenant les cumuls des temporisations dparts, augment du temps de coupure de l'arc (100 ms) et du temps de retombe de la protection arrive (50 ms), soit au total 950 1 050 ms. Ceci est suffisant pour donner l'ordre de dclenchement au disjoncteur arrive. Ce temps peut tre encore augment si le poste possde un disjoncteur shunt. Cumul de deux dfauts entranant un dclenchement de l'arrive
Ordre d'ouverture du disjoncteur d'arrive (900 ms)
figure n 42
Courant dpart 1 Courant dpart 2 Courant arrive : IA = I1 + I2
ID2 ID1 IA I2 I1
400ms 500ms
50ms 100ms
Temps de retombe de la protection arrive
Temps d'inhibition des protections arrive et dpart Mise en route de la protection arrive
Cas particuliers : Poste plusieurs attaches issues d'un transformateur : Un dfaut monophas qui affecte une rame HTA active toutes B 6 1 - 2 1 les protections arrives raccordes au mme transformateur. Page 97 Ainsi, une succession de dfauts monophass (70 80 % du total des dfauts) a une probabilit importante de faire dclencher toutes les arrives. Cette probabilit est d'autant plus importante qu'il y a de dparts raccords au transformateur.
Dverrouillage du disjoncteur shunt pendant un cycle lent : Dans cette hypothse, o le dfaut reste monophas, on aura le squencement suivant lors du renclenchement du disjoncteur dpart : - fonctionnement du disjoncteur shunt (250 + 150) = 400 ms ; - dclenchement temporis du dpart (500 ms). Le total des deux temporisations est suffisant pour faire dclencher l'arrive. Evolution des dfauts monophass vers des dfauts biphass isols : Certains dfauts monophass (notamment en souterrain) voluent en dfauts biphass isols. Si la transition se fait en moins de 50 ms (diffrence entre l'inhibition de la protection 100 ms et son temps de retombe 50 ms), la protection dpart retombe et rinitialise sa temporisation. Conscutivement cet tat li au fait des remontes capacitives qui s'amortissent assez lentement, la protection arrive peut rester sollicite sans rinitialisation de la temporisation. Il s'ensuit un dclenchement d'arrive avec ou sans dclenchement d'un dpart. c) Rglages La difficult concerne le rglage de la protection homopolaire d'arrive. Celle-ci doit permettre un secours de la protection homopolaire des dparts en prenant en compte le coefficient d'amplification (voir B 61-22). Un rglage trop bas entrane un dclenchement arrive sans dclenchement dpart. Un rglage trop haut peut entraner un dclenchement liaison sans dclenchement arrive. d) Fonctionnement intempestif masse tableau (50 100/an) Cette protection est le sige de nombreux dclenchements intempestifs dus des courants de circulation lors de dfaut affectant un dpart HTA et se refermant par les sectionneurs de mise la terre d'un autre dpart ferm pour consignation ou par un mauvais isolement des tresses de terre. e) Tenue aux hautes frquences La mise la terre des tableaux HTA ne se fait qu'en un seul point. Il en rsulte que le tableau n'est plus quipotentiel avec le sol, notamment au regard des phnomnes haute frquence. C'est ce que l'on peut observer par exemple au moment du B 6 1 - 2 1 P a g e 9 8 dbrochage d'un pont de barres, o le tableau oscille des frquences de plusieurs MHz avec des rpercussions sur les quipements lectroniques pouvant provoquer des dclenchements intempestifs des dparts ou des arrives.
Ce problme sera rsolu avec les nouvelles cellules HTA du palier technique 95, puisque le tableau ne sera plus isol du sol, permettant ainsi sa mise la terre en plusieurs points. 8.2.3. - Dclenchements des transformateurs HTB/HTA a) Coordination des protections DEPT et DEGS Les protections THT installes par la DEPT pour protger les liaisons entre les transformateurs et les arrives HTA sont incompatibles avec les spcifications DEGS des protections des arrives et des dparts. Les fonctionnements des protections DEPT sont instantans et leur temps de retombe est de 100 ms environ. Les protections DEGS sont inhibes 100 ms et leur temps de retombe est de 50 ms. Les rseaux souterrains sont parfois affects de dfauts intermittents (pics de 20 ms toutes les 80 100 ms ou plus). Ces dfauts sont peu nombreux, 1 % du total des dfauts souterrains ; ils activent les protections DEPT sans activer les protections DEGS. La DEPT a dcid la modification de ces spcifications pour les harmoniser avec celles de la DEGS (note D 652/92-018 du 5/02/92). b) Fonctionnement masse tableau La protection masse tableau fait dclencher le disjoncteur arrive HTA et le disjoncteur HTB. Il est recommand de dcaler le dclenchement du disjoncteur HTB de 200 300 ms pour rduire la profondeur de la coupure. c) Acclration des protections Certains postes sont quips d'acclration de protection. Elles sont dcrites au chapitre B 77 du Guide Technique de la Distribution d'Electricit. Le principe est simple : on dclenche le disjoncteur HTB en 0,3 s si la protection arrive HTA n'est pas active (dfaut liaison ou grille). Cette disjonction prsente les inconvnients suivants : elle ne fonctionne pas pour les dfauts monophass, car dans ce cas la protection arrive est sollicite par les remontes capacitives ; elle s'active intempestivement lors d'un dfaut sur un dpart en cas de dfaillance de la protection arrive (protection non auto teste). Pour remdier ces dysfonctionnements, il est recommand : B 6 1 - 2 1 de limiter l'acclration de protection aux dfauts polyphass ; P a g e 9 9 de rgler la temporisation d'acclration 200 ms au-dessus de la temporisation des dparts pour que ceux-ci puissent liminer les dfauts avant l'acclration, soit en fait 500 ms + 200 ms = 700 ms.
d) Non fonctionnement d'ATLT Les permutations automatiques des transformateurs sont verrouilles par un fonctionnement de la protection arrive. Tous les dfauts, masse grille et masse cbles de liaison, activent les protections arrives monophases et verrouillent ainsi les permutations (remontes capacitives). Pour amliorer cette disposition, on peut soit utiliser une protection wattmtrique homopolaire en verrouillage de la protection ampremtrique homopolaire existante, soit limiter le verrouillage de la permutation au fonctionnement phases de l'arrive.
Amorage Manifestation d'un arc lectrique lorsque l'isolation entre deux conducteurs ou entre deux conducteurs et la terre s'est dtriore ou lorsqu'une surtension apparat, permettant ainsi la circulation d'un courant qui peut tre assimil dans certaines conditions un court-circuit franc (valeur de la rsistance d'arc trs faible). Buchholz Dispositif de protection interne des transformateurs de puissance par dtection des gaz mis la suite d'un arc lectrique. Bobine de compensation Ractance place entre le point neutre HTA d'un transformateur HTB/HTA et la terre et destine compenser l'effet du courant capacitif lors d'un dfaut la terre. BT Basse tension - Le domaine est dlimit ainsi : 50 et 1 000 V ; 50 < Un < 1 000 V. Composante capacitive Composante du courant cr lors d'un dfaut monophas par le dsquilibre des capacits entre les conducteurs de phase et la terre. Composante rsistive Composante du courant cr lors d'un dfaut monophas en phase avec la tension homopolaire : elle correspond au passage du courant dans la rsistance de mise la terre du neutre HTA. Composante selfique Composante du courant cr lors d'un dfaut monophas et dphase de 90 par rapport la tension homopolaire : elle correspond au passage du courant dans la partie selfique de la mise la terre du neutre HTA du rseau transfo HTB/HTA) ; elle s'oppose au courant capacitif (voir ci-dessus "courant capacitif"). Dclenchement Ouverture d'un disjoncteur sous l'action des dispositifs de protection ou des automatismes de services. Dispositif de protection Ensemble comprenant un ou plusieurs relais de protection destins assurer une fonction de protection.
Disjoncteur Appareil de coupure qui permet l'ouverture automatique d'un circuit lectrique travers par un courant de court-circuit (voir interrupteur). Disjoncteur shunt Disjoncteur plac au poste source et qui permet de mettre la terre une phase dtecte en dfaut. Il assure ainsi l'limination d'un nombre important de dfauts HTA phase-terre sans apporter de gne aux clients en court-circuitant l'arc d au dfaut en rseau. Enclenchement Fermeture d'un disjoncteur sous l'action des dispositifs de commande ou de protection. EPAMI Ensemble de Protections Ampremtriques Maximum d'Intensit temps constant aliment par des transformateurs de courant. EPATR Ensemble de Protections Ampremtriques homopolaires de Terre Rsistante temps dpendant aliment par un tore. Facteur de qualit d'une bobine de compensation Il est dfini par le rapport entre la partie rsistive et la partie selfique d'une bobine. La bobine prsente une partie selfique "pure" L et une partie rsistive pure R : le facteur de qualit est Q = L en schma srie. R
Fonctionnement d'un relais Un relais fonctionne l'instant o il accomplit la fonction prvue dans le circuit de sortie considr. HTA (Haute Tension A) Domaine de tension dont la valeur nominale en courant alternatif est comprise entre 1 000 volts et 50 000 volts (se reporter la norme UTE C 18-510). HTB (Haute Tension B) Domaine de tension dont la valeur nominale en courant alterPage 102 natif est suprieure 50 000 volts (se reporter la norme UTE C 18-510).
Incident Evnement se produisant soit dans le matriel soit sur rseau et qui perturbe le bon fonctionnement. Interrupteur Appareil assurant la coupure du courant assign (mais pas des courants de court-circuit) sur commande (tlcommande ou commande locale). Isolant Corps solide, liquide ou gazeux qui empche la circulation du courant entre deux points soumis des potentiels diffrents ; un isolant est dfini par ses qualits dilectriques. Palier classique Postes HTB/HTA de technologie ancienne, pour la partie contrle commande en particulier, (dsign par palier classique). Palier 86 Palier mis en uvre partir de 1986 et ne concernant que la partie Contrle Commande caractrise par des protections sans alimentation auxiliaire, l'utilisation du 48 volts et de la technique tlphonique ; la dtection de terre rsistante sur chacun des dparts est slective. Palier 88 Cette dnomination est errone et ne doit pas tre retenue ; de lgres modifications sont intervenues (passage EPATR A en EPATR B et contrle commande avec 48 V isol) mais elles n'ont pas modifi les caractristiques principales du palier. Pourcentage de retour C'est le rapport de la valeur laquelle le relais retourne (revient son tat initial) sa valeur de fonctionnement. Pouvoir de coupure Courant maximal qu'un appareil de coupure ou un fusible est susceptible de couper sans dtrioration de l'appareil lui-mme ou du corps du fusible. Protection Dispositions permettant la dtection de situations anormales dans un rseau en vue de commander les appareils permettant B 6 1 - 2 1 l'limination des dfauts. Page 103 Protection instantane Protection n'ayant pas de temporisation intentionnelle.
Protection de masse Protection qui dtecte les dfauts internes d'isolement par rapport la masse en mesurant le courant circulant dans la liaison reliant la masse mtallique du tableau la terre gnrale du poste. Protection temporise Protection ayant une temporisation intentionnelle. Renclenchement Automatique : Refermeture d'un disjoncteur par un dispositif automatique (renclencheur) aprs un intervalle de temps permettant la disparition ventuelle d'un dfaut. Cycle lent du renclencheur : Renclenchement automatique provoqu aprs un intervalle de temps d'environ 15 secondes aprs un dclenchement d un dfaut. Manuel : Refermeture manuelle d'un disjoncteur suite son ouverture sur dfaut. Cycle rapide du renclencheur : Renclenchement automatique provoqu 0,3 s aprs un dclenchement instantan d un dfaut. Rgime du neutre Mode de raccordement lectrique du point neutre HTA d'un transformateur HTB/HTA la terre. Il conditionne le plan de protection contre les dfauts la terre. Relais ampremtrique Relais de mesure dont la grandeur lectrique dtecte est un courant lectrique. Relais homopolaire Relais de mesure dont la grandeur dtecte est le courant et/ou la tension homopolaire (qui apparat lors d'un dfaut phaseterre). Relais directionnel Relais de mesure dont la grandeur dtecte la direction dans laquelle s'est produit un dfaut. Son fonctionnement ncessite l'acquisition du courant et de la tension. Relais maximum d'intensit-phases Relais de mesure dont la grandeur dtecte est le module du courant qui apparat lors d'un dfaut entre phases. Relais de protection Dispositif dtectant un courant anormal dans un rseau.
Relais de temps C'est un relais qui introduit une temporisation dans la transmission d'une information (ordre, signalisation, ...). Relais temps dpendant Relais de mesure dont le temps de fonctionnement dpend, de faon spcifie, de la valeur de la grandeur caractristique. Relais temps indpendant Relais de mesure dont le temps spcifi peut tre considr comme indpendant de la valeur de la grandeur caractristique. Relais de tension Relais de mesure dont la grandeur lectrique dtecte est une tension. Relais wattmtrique Relais de mesure dont la grandeur lectrique dtecte est une puissance calcule partir des valeurs du courant et de la tension. RMS 1000 Relais de protection des rgleurs des transformateurs HTB/HTA lorsque les rgleurs sont dans les compartiments spars de celui (principal) des enroulements magntiques principaux. RTR (Recherche de Terre Rsistante) Dispositif d'ouverture et refermeture cyclique des dparts HTA afin d'identifier celui qui est le sige d'un dfaut rsistant. Seuil de fonctionnement Valeur de la grandeur caractristique laquelle le relais fonctionne effectivement dans les conditions spcifies. Seuil de rglage Valeur de la grandeur caractristique laquelle le relais doit fonctionner. Temporisation Temps caractrisant une fonction d'un relais temps spcifi. Temps de fonctionnement (ou temps de monte) Temps coul entre l'instant ou la grandeur caractristique prend, dans des conditions spcifies, une valeur susceptible B 6 1 - 2 1 Page 105 de faire oprer le relais et l'instant o il fonctionne.
Temps de retour (ou temps de retombe) Temps coul entre l'instant o la grandeur caractristique prend une valeur susceptible de faire retourner le relais et l'instant o il retrouve effectivement son tat initial.
Fonctionnement et protection des rseaux de distribution M. FAVRAUD. Techniques de l'ingnieur Protection des rseaux : "Protection des rseaux moyenne tension de distribution publique" - Chapitre D 4810. Guide technique de la distribution d'lectricit Chapitre A 13 : "Mise la terre du neutre HTA". Chapitre B 61-4 : "Protection des sources autonomes". Chapitre B 74-2 : "Installations BT de commande et de contrle" ainsi que son annexe appele brochure bleue. Note GTER 891 "Protection des dparts MT dans les postes HT/MT ruraux". Rapport R 923/92 "Amlioration de la qualit de fourniture. Evolution du neutre MT et consquences sur les matriels de rseau Electricit de France". Circulaire H75 ter "La protection des rseaux ariens moyenne tension".
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