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MÉMOIRE MAGISTÈRE ÉTUDE DES PROTECTIONS DES

1. 240 GARE BEN ALKD 220 Ce REFLEXON PLATANE 1 gaam PARK EXPOS 200 UNIVERSITE ZI2 PLATANE 4 180 D BOUSSOUF 160 140 ee ee rs pa bS eh 120 ns A H Mea L 100 FE pere Po on 60 ne Ed 40 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Heures H s 2 O a Les d parts aliment par le transformateur N 1 250 SONITEX PLATANE 2 BMZ 1 ARCHITEC PR D NN HYPOD 200 J PLATANE 3 Zli BMZ 3 CREPS 1 9S CREPS 2 ee m oS e 150 rl iis FN d SET ee sl A gul ps 2 se SNR panene 1 De 100 A e a aa D RENE ES m CO DE 50 D D ee a 3 S _ 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Heures H b Les d parts aliment par le transformateur N 2 Fig 7 Courbe de charge des d parts 10 KV 117 Annexe Caract ristiques de r seau de distribution MT de Constantine 2 Poste r partition HTA HTA
2. 160 Z 140 o fe pim 8 120 Ko z g amp 100 80 X Fi a nt N 60 gt 40 me le 1 RS a Pere 20 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Heures H a D parts aliment par T R N 1 b D parts aliment par T R N 2 180 l 160 EL KANTARA 3 USINE TEXTILE CENTRE PEDAG 140 T o 120 i T 5 O 5 5 100 Q O 80 60 40 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Heures H c D parts aliment par T R N 3 Fig 4 Courbe de charge des d parts 10 KV 114 Annexe Caract ristiques de r seau de distribution MT de Constantine 1 2 Poste 60 30 10 kV CONSTANTINE SUD 1 2 1 Caract ristiques des transformateurs HTB HTA 10 50 11 3 F 2109 Courant nominale A en position 14 1650 12 0 Tab 3 Caract ristiques techniques des transformateurs 1 2 2 Sch mas unifilaire d tage HTA Z INDUSTRIEL 1 lt a COUPLAGE 0 PLATANE 4 BATTERIES COND 2 BMZ 2 CREPS 2 ZI TR 2 TR 1 POPROMEe Et UNIVERSIT 40 40 CREPS 1 lt MVA MVA s PARC EXPOS ARCHITECTURE lt 0 gt PLATANE BMZ 1 7 ou ns FE BATTERIES i COND 1 PLATANE 2 s gt R FLEXION A B SONITEX lt BEN ABDELKADER BMZ 3
3. i x3 2 Voie 10 VT4 _BUSSERIELLE q Voie 9 VT3 Voie 8 VT2 Voie 7 VT1 Voie 6 CT5 Voie 5 CT4 Voie 4 CT3 PS1 4_HSPOS Voie 3 CT2 PS1_4_HSPO1 Voie 2 CTT ps1 4 Test Voie 10 capteur PS1_4_HSPO2 Voie 9 capteur j PS1_4_TCS2 TCS2 Voie 8 capteur Voie 7 capteur Voie 4 capteur Voie 3 capteur ka PS1_4_HSPO4 Voie 2 capteur Voie 1 capteur Ki L PS1_4 HSPO5 Sectionneur Q1 Ferm Sectionneur Q1 Ouvert PS1_4_B11 PS1 4 BI2 PS1_4_BI3 BIOT panig BIO1_5_S01 BIO1_5_BI2 BIO1_5_BI3 BIO1_5_S02 BIO1_5_B14 BIO1_5_BI5 BIO1_5_903 BIO1_5_BI6 BIO1_5_S04 BIO1_5_BI7 BIO1_5_BI8 BIO1_5_BI9 BIO1_5_S05 BIO1_5_B110 BIO1_5_S06 BIO1_5_B111 X5 2 i 2 fe 8101 5 m2 BIO2_7_PO1 BIO2_7_PO2 ki BIO2_7_BI1 BIO2_7_BI2 n Sectionneur Q2 BIO2_7_PO3 di BIO2_7_BI3 Sens de la puissance Un exemple de la connexion BIO2_7_B14 Sectionneur Q2 CT Transformateur de courant ais SE ca Ouvert VT Transformateur de tension BIO2_7_PO4 gt BIO2_7_BI6 BIO2_7_BI7 gt Sr ln Q3 BIO2 7 PO5 pe erme BIO2_7_BI8 Sectionneur Q3 Ouvert BIO2_7_BI9 i E BIO2_7_PO6 BIO2_7_B110 REF 543 1MRS 090127 AABA BABA CABA Fig V 13 Sch ma de c blage du relais REF 543 sur un d part HTA 38 85 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais E Logi
4. Fin La distance estim e de d faut Fig V 39 Algorithme utilis 105 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais Type de Niveau de Charge Distance de d faut en km D fauts en MVA R 0010Q R 00350 86 670 37 667 85 225 37 652 88 133 37 124 20 35 40 E 20 Biphas 35 40 20 35 0 62 977 62 986 63 969 64 046 Triphas 4 63 949 64 040 Tab V 3 R sultats de la technique de Fourier V 4 2 R sultats mesur s par la technique de chom trie de tension Type de Niveau de Charge Distance de d faut en km D fauts en MVA R 001Q R 00350Q 87 592 38 442 Monophas 86 008 39 003 89 554 38 641 63 145 64 113 64 224 65 553 65 745 66 077 Triphas 4 65 643 65 056 Tab V 4 R sultats de la technique chom trie de tension LABO 20 35 EU 20 Biphas 35 40 20 35 0 D apr s les tableaux V 3 et V 4 la pr cision des deux techniques d pend de la r sistance de d faut du type de d faut et du niveau de charge Les r sultats donn s par la m thode Fourier varient peu en fonction de la r sistance de d faut et du niveau de charge comparativement celui donn s par la m thode chom trie de tension V 5 Conclusion Dans ce chapitre nous avons pr sent les r sultats obtenus par les essais des r glages protections activ s aux relais de protection lectrique MT maximum de courant homopolaire sur un d part 30 kV et maximum de couran
5. s GARE ROUTI RE BOUSSOUF _ amp R SERVE 2 R SERVE 1 s R SERVE 3 J B 1 JB2 Fig 5 Sch ma unifilaire de l tage 10 KV 115 Annexe Caract ristiques de r seau de distribution MT de Constantine 1 2 3 Caract ristiques de r seaux lectrique HTA SECTION LONGUEUR LONGUEUR CHARGE ARRIVEES ET DEPARTS C BLE AERIEN SOUTERRAIN DE POINTE HTA CREPS 1 I AI 0 CREPS 2 185 A1 0 PLATANE 1 185 A1 0 2501 224 PLATANE 2 185 A1 0 2501 238 PLATANE 3 I AI 0 2501 74 PLATANE 4 185 A1 0 2501 130 R FLEXION AEB 240 Cu 500 6708 68 SONITEX 120 Cu 0 m8 106 25 0 25 o 0 Tab 4 Caract ristiques de r seau lectrique 10 kV 1 2 4 Courbe de charge 1300 ARRIVEE T R 1 ARRIVEE T R 2 1250 1200 1150 1100 1050 1000 l Courant lectrique A 14 1 Heures H Fig 6 Courbe de charge des arriv es transformateurs 116 A nnexe Caract ristiques de r seau de distribution MT de Constantine Courant lectrique A Courant lectrique A
6. 108 R f rences Bibliographiques 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 R f rences Bibliographiques Groupe Sonelgaz XD Guide Technique de Distribution Document technique de Groupe SONELGAZ 1984 W D STEVENSON Elements of Power System Analysis 4th edition McGraw Hill Book 1982 SIEMENS Power Engineering Guide Transmission and Distribution 4th Edition 2005 J M DELBARRE Postes HT et THT R le et Structure Techniques de l Ing nieur Trait G nie lectrique D 4570 2004 Schneider Electric Architecteur de R seau de Distribution 2007 Ph CARRIVE R seaux de Distribution Structure et Planification Techniques de l Ing nieur Trait G nie lectrique D 4210 2006 M LAMI Protection et Surveillance des R seaux de Transport d nergie lectrique Volume 2 Electricit de France EDF f vrier 2003 C PR V Protection des R seaux Electriques Edition HERMES Paris 1998 C RUSSELL MASON The Art and Science of Protective Relaying 1956 New York C CLAUDE amp D PIERRE Protection des R seaux de Transport et de R partition Direction de la Production et du Transport d Electricit EDF octobre 2005 S THEOLEYRE Les Techniques de Coupure en MT Cahier technique N 193 Schneider Electric S Y LEUNG A SNIDER amp S M WONG SF6 Generator
7. 91 V 3 Essais de relais de le protection maximum courant phase sur un d part HTA 10 KV 92 V 3 1 Caract ristiques et architecture de d part SONADE 10 kV 92 N 5 2 Reglases de protection DEOPDOS nee ais ransu a rE o ON REAA 92 Voe R ukas PAGUES aee o E a ear al iinotedliaueae 93 Vood e SCh MASIODAL ACTES ones a a a a O AES 93 Voo Equipements deS CS SAIS e O O E ne 94 A Caisse injection secondaire Cotel 94 B Transformateur de courant phase ABB 95 C Disjoncteur MT 10 kV ABB HD 4 96 D Relais de protection de courant phase REF 542 plus 98 E Logiciel d analyse et d valuation des d fauts WinEve 100 V 3 3 3 R sultats et commentaires eeni e a A a Ea eE 100 V 3 4 R sultats de calcule selon la norme CEI 60909 104 V 4 R sultats de localisation de d faut de c ble 105 V 4 1 R sultats calcul s utilisant la technique de Fourier 4 105 V 4 2 R sultats mesur s par la technique de chom trie de tension 106 Na ae OONO araa A A E S Ct 106 Conclusion G n rale 222 da rar a aaa aa a E 107 R f rences Bibliographiques 000eeeeseseseoeseoseseseseseseseseosceccesesesesesesosscsesessos
8. 102 Fig V 35 La tension sym triques directe inverse et homopolaire dans le c ble 102 Fig V 36 Les courants sym triques direct inverse et homopolaire dans le c ble 103 Pe VS Te Le courant de Re RAET ENER ENE ESES 104 Fig V 38 Etat de position de disjoncteur HTA en fonction du temps 104 Fig V 39 Alcorithme utilis TETEE 105 yil Table des Tableaux Tavie des Toci Tab I 1 Choix de calibre de fusible HTA pour protection transformateur HTA BT A 59 Tab IV 1 La vitesse de propagation de l OEM sur diff rents types de c bles HTA 67 Tab V I Calcul d un court circuit phase la terre suite la norme CEI 60909 92 Tab V 2 Calcul d un court circuit biphas s isol suite la norme CEI 60909 106 Fab Vo Resultats de l technique de Fourier sinus tes nm ea ERTE 107 Tab V 4 R sultats de la technique chom trie de tension Labo 107 viii Abr viation Les abr viations motionn ci dessus selon les normes international CEI 27 1 AC Courant Alternatif A O DC Courant Direct A BT Basse tension o o ooo O A O HTouHTB_ Haute tension V _MT ou HTA Moyenne tension V e a TC Transformateur de mesure de courant TT Transformateur de mesure de tension JB Jeu de barre m u
9. 2 0 1 5 1 0 0 5 0 0 0 5 1 0 1 5 t sec 1 5 t sec V1 v2 vo a Avant le court circuit b Pendant le court circuit Fig V 35 La tension sym triques directe inverse et homopolaire dans le c ble 102 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais Avant le court circuit 1l n existe videmment qu une seule composante c est la composante directe le syst me est quilibr Fig V 35 a Mais pendant le court circuit les composantes inverse et homopolaire sont nulles seule existe la composante directe V7 Fig V 35 b Les courbes suivantes 1llustrent l volution des courants sym triques Direct Inverse et Homopolaire l1 A 300 0 2 0 1 5 1 0 0 5 0 0 0 5 1 0 LS t sec 300 12 A 20 0 2 0 1 5 1 0 0 5 0 0 0 5 1 0 1 5 t sec 20 lO A 20 0 2 0 1 5 1 0 0 5 0 0 0 5 1 0 LS t sec 20 90 90 4 12 0 a Avant le court circuit b Pendant le court circuit Fig V 36 Les courants sym triques direct inverse et homopolaire dans le c ble La figure V 36 a repr sente le syst me quilibr des courants avant le court circuit on remarque que le courant directe Jp et homopolaire sont nuls et une seule composante existe c est J et la figure V 36 b repr sente un syst me d s quilibr des courants on remarque que les courants Lo L son
10. Le poly thyl ne r ticul poss de sensiblement les m mes qualit s lectriques que le poly thyl ne mais de meilleures qualit s thermiques La r ticulation peut tre obtenue par diff rents proc d s La mise en uvre de charges min rales dans le PR am liore le comportement m canique la temp rature de fusion mais diminue les propri t s di lectriques IV 2 4 5 Caoutchouc thyl ne propyl ne EPR Il s agit de EPR ethylene propylene rubber de EPM ethylene propylene material et de EPDM ethylene propylene diene monomere Par ailleurs on doit souligner son excellente r sistance aux d charges partielles et superficielles ainsi qu aux radiations ionisantes Le tableau ci dessous repr sente la vitesse de propagation de l OEM sur diff rents types de c bles HTA 27 Epaisseur Capacit Dos Vitesse Vitesse Section lt Mi Permittivit i Types de c bles mm d isolant lin ique th orique mesur e relative Poly thyl ne Aluminium Poly thyl ne c ble coaxial rE w vinyle bae EE rubber Per EE chimiquement cuivre Pa O 4 ruban Tableau IV I La vitesse de propagation de l OEM sur diff rents types de c bles HTA IV 3 M thodes utilis es dans l analyse des d fauts L analyse des d fauts qui apparaissent dans les lignes de transport d nergie lectrique comporte trois tapes essentielles repr sent es par la figure IV 2 Courant
11. Papier impr gn PI Pendant des d cennies le papier impr gn d huile a t l isolant le plus employ En Alg rie 1l n est plus utilis pour les liaisons sous tensions alternatives terrestres quelle que soit la tension de service mais de nombreux r seaux de c bles r alis s avec ce type d isolant sont encore en service De tels c bles sont encore fabriqu s dans certains pays IV 2 4 2 Polychlorure de vinyle PVO Le PVC CH 2 CHCl n est en g n ral m lang avec des plastifiants et des charges appropri s de fa on donner une mati re thermoplastique isolante difficilement inflammable insensible l ozone r sistant aux huiles aux solvants aux acides et absorbant peu l humidit Ce mat riau est sensible la diffusion ventuelle d additifs provenant des constituants adjacents gaines bourrages Il sert comme isolant pour la filerie et les c bles d installation int rieure IV 2 4 3 Poly thyl ne PE Polym re d thyl ne CH2 CH2 n fabriqu par divers proc d s de haute et basse pressions avec des masses mol culaires tr s diverses il s oxyde tr s rapidement est inflammable et peu hygroscopique Les excellentes propri t s lectriques du PE rigidit di lectrique lev e pertes di lectriques et permittivit faibles 66 Chapitre IV Techniques de recherche et identification des d fauts de c ble MT IV 2 4 4 Poly thyl ne r ticul PR
12. R glages de protection propos Le seuil de r glage du courant homopolaire est calcul I r glage 87 5 A la s lectivit chronom trique de la protection de courant homopolaire est assur e par une temporisation fixe r gl e temps ind pendant 0 8 seconde et l arriv e du transformateur r gl 1 2 seconde Fig V 3 T R 60 30 kV N 2 Arriv e T R N 2 TC Phase 400 800 5 I r glage 150 t r glage 1 2 sec Jeu de Barre HTA 30 kV D part MILA TC Phase 125 250 5 I r glage 87 5 A t r glage 0 8 sec Fig V 3 Sch ma unifilaire des r glages protections propos au d part Mila V 2 3 R sultats pratiques V 2 3 1 Sch ma global de test Jeu de barre 30 KV Ordre de 7 Relais de Protection D clenchement Disjoncteur Homopolaire 30 kV TC 1 WinEve Syst me d analyse et d valuation des d fauts ds dk se Caisse d Injection Primaire D part MILA CPC 100 Fig V 4 Sch ma global de test protection maximum de homopolaire 71 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais V 2 3 2 Equipements des essais A Caisse d injection primaire OMICRON Les utilisateurs de la caisse d injection et essais de marque OMICRON type CP100 Fig V 5 par alimentation du primaire sont en g n ral des ing nieurs et techniciens s occupant principalement des tests de mise en service et de maintenance des e Transfo
13. 2 1 Poste R partition EL KANTARA 2 1 1 Sch mas unifilaire ARRIV E ARRIV E MANSOURAH IV MANSOURAH III COUPLAGE X R SERVE COLL GE EL DOCKS BAUDY TRAMWAY THI RS TECHNIQUE KANTARA SILOS Fig 8 Sch ma unifilaire du poste r partition 10 kV EL KANTARA 2 1 2 Caract ristiques de r seaux lectrique HTA 2 2 SECTION LONGUEUR LONGUEUR CHARGE DE ABETE PERS dut n i POINTE HTA A ARRIV E T R 1 185 AI ee ARRIV E T R 2 185 AL 0 0 159 BAUDY 185 AI 1320 6153 COLLEGE TECHNIQUE 120 Cu 0 f 6635 13 TRAMWAY 185 A1 0 0 0 ELKANTARA 120 0 135 7 THIERS 120 Cu 0 20 89 DOCSSLO _ _ 35 Cu 0 50 0 Tab 5 Caract ristiques de r seau lectrique 10 kV aliment part poste EL KANTARA 2 1 3 Courbe de charge 90 T T T T T T I EL KANTARA THIERS 80 BAUDY B DOCKS SILOS EPIC 70 TRAMWAY LT A o O ES O Courant lectrique A Fig 9 Courbe de charge des d parts 10 kV aliment par poste r partition EL KANTARA 118 Annexe Caract ristiques de r seau de distribution MT de Constantine 2 2 Poste R partition PLATANES 2 2 1 Sch mas unifilaire ARRIV E ARRIV E SUD I SUD II COUPLAGE OA TT D EL OT I R SERVE COMBATTANTS ZI CATALA ESSENCE LIAISON DIAR EL FADILA AUX
14. interconnexion 22 2 L22 e Rescaux de repari ON sese a a a FR A ANA 2 Loe R seaux de distiDUUON saana ae A REN E N e ESEE 3 I 3 Gamme des tensions utilis es par le groupe SONELGAZ nnonssnsnsosesesesessesesereeseseserrereen 4 I 4 Architectures des postes de livraison HTB 5 LA ES o RE E E E T EN E A cel 6 A2 e Doubie anen ea da do a ne D a ET 7 L245 Doubl antenne av c doubl Jeu de Dares summer tienne 8 L5 Modes d alimentation des postes HTA A EE 9 5 1 Un eu de Darres ayec Une source 24 en Rae nina tenait 9 5 2 Un jeu de barres sans couplage avec deux sources 10 5 3 deux jeux de barres avec couplage et deux sources 4 10 5 4 Un jeu de barres sans couplage et trois sources 22 11 1 5 5 Trois jeux de barres avec couplages et trois sources 11 L5 0 S0urces et D parts en DUPLEX 25 18 chimiahechudioiienneleuuns 12 5 7 Deux jeux de barres avec deux attaches par d part et deux sources 13 1 5 8 Deux doubles jeux de barres coupl s entre eux 820 14 FO Archniecrures des r seaux HTA 2 nt crains ec oct 15 LOL RAMALERSIUMNDIS ATOME RE a da D ic ce Ea 15 I 6 2 Radial en double antenne sa
15. toile triangle En pratique on utilise des pr sentations sch matiques telles que celles de la figure II 2 Les enroulements primaires sont rep r s par des grandes lettres A B C N et les enroulements secondaires par des petites lettres a b c n A A a a A B B b b B C cA ec C N n N Primaire Neutre Secondaire Couplage toile triangle Couplage toile toile Fig II 2 Couplage des enroulements des transformateurs Par ailleurs pour certains transformateurs de distribution les enroulements du secondaire sont connect s en zigzag Dans ce cas chaque bobinage est divis en deux moiti s sur deux noyaux diff rents et mises en s rie en sens inverse Ce sch ma vite les d s quilibres d amp res tours des autres montages 49 Chapitre III Les diff rents types des protections lectriques IIL 3 3 Transformateurs sp ciaux trois enroulements Certains transformateurs comportent trois enroulements appel s primaire secondaire et tertiaire bobin s sur un m me circuit magn tique Fig II 3 Un exemple en monophas est donn figure 4 ainsi que le sch ma quivalent qui peut servir pour l tude des appareils triphas s n n lL R A R A Co o S n3 n l R3 d o u u L o s Sch ma quivalent pour le syst me direct Fig II 3 Transformateurs trois enroulements Ce sch ma peut s tablir partir des quations donnant l expression des tensions U1 U2 e
16. un s v re contr le de fabrication assurent aux clients l exactitude des courbes temps courants bien en dessous des limites de tol rance admises par la norme CEI 60282 1 Temps s 6 8 10000 Intensit A Fig IL 22 Courbes de fusion et de limitation Merlin Gerin type Sol fuse II 6 Conclusion Dans ce chapitre il nous a paru n cessaire de donner assez d informations sur les diff rents l ments qui composent un syst me de protection moyenne tension Ces l ments sont tr s importants tr s sensibles et doivent tre bien choisis et bien r gl s afin d assurer une protection efficace contre les diff rents types d anomalies qui peuvent survenir sur le r seau lectrique 47 Chapitre III Les diff rents types des protections lectriques II 1 Introduction L tude des protections d un r seau se d compose en deux tapes distinctes gt La d finition du syst me de protection appel e plan de protection gt La d termination des r glages de chaque unit de protection appel e coordination des protections ou s lectivit Un syst me de protection c est le choix des l ments de protection et de la structure globale de l ensemble de fa on coh rente et adapt e au r seau Le syst me de protectio
17. Dur e du test 5 s y compris la cr ation automatique de rapport Sortie jusqu 800 2000 A avec amplificateur de courant CP CB2 Entr e jusqu 3 V AC Run blindage de c ble Ins rer j raccord bobine Aie D Rogowski Auto 00 0 mw Supprim Carte 0 0 Hz I test 240 04 Jf 0 00 Hz Renom Carte I prim 233 94 8 r Effacer iy sec 203 6 my C Saisie man E 242 684 6971 Enregistr 240 0 242 94 Re Ml J Config relais de protection lectronique avec int grateur Fig V 7 Sch ma de test d un TC tore B Transformateur de courant phase Balteau Les caract ristiques des TC phase Fig V 8 sont Marque BALTEAU Type SC 30 Tension de service 30 KV Calibre et couplage 125 250 5 Classe de pr cision 5P10 Puissance de pr cision 10 VA Primaire Secondaire Fig V 8 Transformateur de courant phase 80 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais C Disjoncteur MT 30 kV Merlin Gerin 37 Le disjoncteur utilis de marque Merlin G rin et type Fluarc FB4 Figure V 9 est install sur des r seaux dits de moyenne tension On le trouve sur de nombreux r seaux d alimentation de sites industriels Raffineries SNCF SONATRACH etc et sur le r seau de distribution domestique poste abonn agglom rations Les caract ristiques lectriques d un tel sy
18. Les court circuits sont donc des incidents qu il faut liminer le plus vite possible c est le r le des protections dont la rapidit de fonctionnement et des performances prioritaires Le temps d limination des court circuits comprend deux composantes principales Le temps de fonctionnement des protections quelques dizaines de millisecondes Le temps d ouverture des disjoncteurs avec les disjoncteurs modernes SF6 ou vide ces derniers sont compris entre 1 et 3 p riodes II 4 2 S lectivit La s lectivit est une capacit d un ensemble de protections faire la distinction entre les conditions pour lesquelles une protection doit fonctionner de celles o elle ne doit pas fonctionner Les diff rents moyens qui peuvent tre mis en uvre pour assurer une bonne s lectivit dans la protection d un r seau lectrique les plus important sont les trois types suivants S lectivit amp rem trique par les courants S lectivit chronom trique par le temps S lectivit par change d informations dite s lectivit logique IL 4 2 1 S lectivit amp rem trique Une protection amp rem trique Fig II 1 est dispos e au d part de chaque tron on son seuil est r gl une valeur inf rieure la valeur de d faut minimal provoqu par un court circuit sur la section surveill e et sup rieure la valeur maximale du courant provoqu par un court circuit situ en aval au
19. Protection maximum de courant temps ind pendant 60 Fig III 14 Protection maximum de courant temps d pendant 60 Fig IL 15 La capacit des ligne lectriques moyenne tension 61 Fig IIL 16 La capacit des c bles lectriques moyenne tension 62 Fig II 17 Diagramme des cycles de r enclencheur 63 Fig IV 1 Constitution d un c ble HTA tripolaire 65 Fig IV 2 Sch ma bloc des m thodes utilis es dans l analyse des d fauts 67 Fig IV 3 Sch ma quivalent d une ligne en d faut 69 Fig IV 4 Sch ma quivalent d une ligne triphas e en d faut 71 Fig IV 5 Montage d un chom trie basse tension 73 Fig IV 6 chogrammes simples d un c ble nanoasionousiso ro osisiro sorire rorirrniren 73 Eee 74 Fig V6 Ampoulsion Dase T RSIOM ee dt antenne ne de son dodines see une 74 Fig IV 9 Montage d un chom trie en impulsion de courant 75 Fig V 1 Court circuit phase la terre sans r sistance 76 Fig V 2 Architecture de d part HT A 30 kV Mila 2 76 Fig V 3
20. apr s 500 ms jusqu la fin de l intervention n cessaire I Cycle de r enclenchement O F O F O F O best dl dl D 2i E f 4 I I 1 7 i i i du I I I z I E E E EE E i E E E E E a E S o I A RRi RL1 RI2 D I I I 1 V R 10s i 7 R 10s 1 V R 10s EE e E a a I I I I V L1 3s l V T1 3s t I I i I V L2 3s I Chapitre III Les diff rents types des protections lectriques Avec A Apparition d un courant de d faut sur le d part D D clenchement d finitif F Fermeture du disjoncteur O Ouverture du disjoncteur RL R enclenchement lent lent 1 et lent 2 RR R enclenchement lent VR Verrouillage r enclenchement rapide pendant 10 15 sec V LI Verrouillage r enclenchement lent 1 pendant 3 sec V L2 Verrouillage r enclenchement lent 2 pendant 3 sec Fig IIL 17 Diagramme des cycles de r enclencheur IIL 6 Conclusion Dans ce chapitre on a fait l tat de l art de la protection qui existe au niveau du r seau de distribution lectrique moyenne tension HTA utilis aussi par la soci t alg rienne SONELGAZ tout en donnant un aper u sur la technologie de d veloppement de cette derni re ainsi qu une tude des r glages de ces protections illustr e par des tableaux pratiques 64 Chapitre IV Techniques de recherche et identification des d fauts de c ble MT IV 1 Introduction Avant d aborder les diff
21. arc lectrique J est porteur d un piston muni d un clapet de non retour qui se ferme en phase d ouverture c est la phase critique du point de vue de l arc Ce piston cr e un flux du gaz SF6 est pourvu de buses qui orientent et acc l rent le flux du gaz SF6 di lectrique et caloporteur dans la zone de l arc afin de le refroidir et de favoriser sont extinction en phase d ouverture comporte un bol en cuivre qui offre sa surface int rieure aux contacts principaux 83 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essai C 2 S vue coup e Figure 26 47 Axe 40 Ressort du p le mobile secondaire 4 Piston 4 Tige lt A p m p 4 4 Bol A b D f p 6 A 4g Jonc 4 P le mobile principal 39 P le mobile secondaire 44 Buse int rieure 4s Clapet de non retour 45 Buse ext rieure 41 Doigts de contact Surface articul s 9 du contact 42 Ressort presseur principal Fig V 11 Conception d un p le mobile Le p le fixe Le p le fixe est un ensemble conducteur log au fond de l ampoule Fig V 12 connecter lectriquement la borne sup rieure Il comporte seize doigts articul s mont s sur des ressorts lames En position ferm Les extr mit s de ces doigts tablissent le contact avec la partie int rieure du bol du p le mobile en phase de fermeture et r alisent ainsi le contact principal Le tube central du p le
22. lZ ses isa ont iaduetin een 56 1115 0 2 Protection de Masse CUV E nd an ne atteinte 58 1L3 0 3 Laprotecuon thermig e 23e aise 58 Wo 6 4 EX PrO RC UOMhARDOP TES 2 nine eus Gerets 59 IIL 4 Protection des transformateurs HTA BT iii dieser cssecss 59 HES Protcuondes D parts HTA eoira E a a a itenis es 60 I 5 1 Protection maximum de courant phase 2 60 I 5 2 Protection de maximum de courant homopolaire 2 61 Ha Protection de terre TOSIS ANT in ne nuese ae dati domino ide 63 IL 54 Atomate derc enc leneheU ss sd das M Rod idee ne 63 HO CONCIUSIOMES SR a dd de nd ensure loc iii 64 Chapitre IV Techniques de Recherche et Identification de D faut de C ble MT Wele 1 610 DT GE VO ee 65 IV 2 C bles de distribution moyenne tension 65 IV AMOC O a eee da a de no en ti node ne 65 IN 22 A CONSULUHON EE ES es re SN ie 65 WV OCT SS HO ATOM ed ee de nb Do dt cd 66 IV 24 Matena x d isolation principale 2 na dei aa de eus pie 66 IV A e Papier impr one PL Re Re 66 IV 2 4 2 Polychlorure de vinyle PVC 66 V2 2 PON M IR PE UE and nie on 66 IV 244 Polyethylene reticule PR ss ns De na din m l 67 IV 2 4 5 Caoutchouc thyl ne propyl ne EPR 67 IV 3 M thodes utilis es dans l analyse des d fauts ss bises sde 67 IV 3 1 M
23. rentes m thodes utilis es dans la recherche des d fauts qui apparaissent sur les c bles moyenne tension de distribution d nergie lectrique nous allons d finir les principaux concepts et les diff rent type de ce c ble Le mat riel lectrique a volu de mani re extr mement importante au cours des 5 10 derni res ann es et des m thodes de recherche des d fauts ont consid rablement t am lior es IV 2 C bles de distribution moyenne tension IV 2 1 Introduction Les c bles souterrains sont principalement employ s au moins jusqu pr sent pour le transport et la distribution de l nergie lectrique dans les zones fortement urbanis es aux abords ou l int rieur des grandes villes parfois pour r soudre des probl mes locaux particuliers techniques ou d environnement pour lesquels la mise en uvre de lignes a riennes est difficile ou impossible 24 Toutefois les c bles souterrains sont de plus en plus utilis s en moyenne tension m me en zone rurale ou semi rurale De plus des progr s r cents en HT faciliteront la mise en souterrain dans un avenir proche IV 2 2 Constitution cran semi conducteur Gaine PVC externe e _ aque vinylique Enveloppe 5m i is isolante PRC 222 Ke cran en aluminium Semi conducteur 2 Ame conductrice en aluminium SIT hygroscopique Ame centrale en cuivre ou aluminium Ecran semi conducteur sur me Ecr
24. s 17 Courant maximal l tat sain I 158 A Courant maximal l tat secours Isec 176 A Longueur souterraine l tat sain Ls 13 806 Km Longueur a rienne l tat sain La 0 00 Km Longueur souterraine l tat secours Ls_sec 12 374 Km Longueur a rienne l tat secours La_sec 0 00 Km Puissance install e 8770 KVA Puissance demand e 5650 kVA V 3 2 R glages de protection propos Le seuil de r glage du courant phase sur d part 10 kV SONADE Fig V 21 est I r glage 300 A La s lectivit chronom trique de la protection maximum de courant phase est assur e par une temporisation fixe r gl e temps ind pendant 0 6 seconde parce que l arriv e CREPS 1 de poste r partition 10 KV CREPS est r gl 0 8 seconde avec un courant de r glage est gale 375 A Fig V 22 92 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais Arriv e CREPS 1 TC Phase 1250 2500 1 I r glage 375 A t r glage 0 8 sec Jeu de Barre HTA 10 kV D part SONADE TC Phase 200 400 1 I r glage 300 A t r glage 0 6 sec Fig V 22 Sch ma unifilaire des r glages protections de maximum de courant phase V 3 3 R sultats Pratiques V 3 3 1 Sch ma global de test Arriv e CREPS 1 aliment partir du poste HTB HTA 60 10 KV CONSTANTINE SUD Relais de Protection REF 542 Plus Disjoncteur d Arriv e CREPS 1 Jeu de b
25. seau lectrique qui doit assurer la continuit de l alimentation en lectricit aux consommateurs HTA et BT Ce qui n est pas toujours le cas car ces lignes sont souvent expos es des incidents ou d fauts qui peuvent interrompre ce service et engendrer des pertes financi res importantes pour les industriels et des d sagr ments pour les simples consommateurs Depuis l entr e sur le march e des relais num riques programmables ces quinze derni res ann es pour la protection lectrique plusieurs algorithmes ont t d velopp s afin de rendre ces relais plus performants aussi bien sur leur rapidit de fonctionnement que sur leur pr cision Pour cela le sujet trait dans ce m moire s int resse une tude r elle effectu e pendant une ann e au niveau de Groupe SONELGAZ Soci t de Distribution de l Electricit et du Gaz de P Est S D E Direction de la Distribution de Constantine D D C Division Technique Electricit et l Institut de Formation en Electricit et Gaz IFEG Centre de Formation Ain M lila Notre travail consiste une tude compl te sur le r seau de distribution moyenne tension 30kV et 10 kV au r seaux lectrique moyenne tension de Constantine en injectant plusieurs types des d fauts afin de d duire le degr de performance et la fiabilit des seuils de r glage des relais de protections et les diff rents m thode de localisation des d fauts de c ble MT Le pr sent m moire est str
26. si le gaz est Incolore c est de l air On purge le relais et on remet le transformateur sous tension Blanc c est qu il y a chauffement de l isolant Jaune c est qu il s est produit un arc contournant une cale en bois Noir c est qu il y a d sagr gation de l huile 57 Chapitre III Les diff rents types des protections lectriques III 3 6 2 Protection de masse cuve Une protection rapide d tectant les d fauts internes au transformateur est constitu e par le relais de d tection de d faut la masse de cuve Fig IIT 10 Pour se faire la cuve du transformateur ses accessoires ainsi que ses circuits auxiliaires doivent tre isol s du sol par des joints isolants La mise la terre de la cuve principale du transformateur est r alis e par une seule connexion courte qui passe l int rieur d un TC tore qui permet d effectuer la mesure du courant s coulant la terre 17 Tout d faut entre la partie active et la cuve du transformateur est ainsi d tect par un relais de courant aliment par ce TC Ce relais envoie un ordre de d clenchement instantan aux disyoncteurs primaires et secondaires du transformateur N j o Edateurs TAA E 2 3e Cure Transformateur US i de courant UE ur de la protection Joints Fe isolants Fig IIL 10 Protection de masse cuve Une protection de cuve sera pr vue contre les d fauts la terre qui se produisent l int rieur du
27. thodes utilis es dans la d tection 68 IV 3 2 M thodes de localisation des d fauts 68 IV 3 2 1 M thode num riques d estimation des phaseurs 68 1V 3 2 2 M thode de propagation des ondes chom trie 71 IV CONCIUS OI SA ed nu a De E 75 111 Table des mati res Chapitre V Discussion et Pr sentation des R sultats des Essais NL MT OEO ea EEE EE E O NES 76 V 2 Essais de relais de la protection courant homopolaire sur un d part HTA 30 KV 76 V 2 1 Caract ristiques et architecture de d part MILA 30 kV 76 M A 2y Re lases de protecion DrODOS Lin nat nin E E RAEE EN aa TT N2 e R SUITATS Pra GUE Sa A E EE E A a TT V 2 3 1 Sch ma olobal de test se aid eat Ti N229 2 Equipements des ESSI ae i r OO 78 A Caisse d injection primaire Omicron 78 B Transformateur de courant phase Balteau 80 C Disjoncteur MT 30 kV Merlin Gerin 81 D Relais de protection de courant homopolaire REF 543 85 E Logiciel d analyse et d valuation des d fauts WinEve 86 N2 3 53 j Resultats er Comnen A eS eaa a nes diese 87 V 2 4 R sultats de calcul selon la norme CEI 60909
28. 0 5 0 0 0 5 1 0 1 5 t sec OVLON IL3 kA xo 2 0 1 5 1 0 0 5 0 0 0 5 1 0 1 5 t sec ONAL 90 90 LES 180 30 A IL1 12 LL a Avant le court circuit b Pendant le court circuit Fig V 15 Trois courants dans la ligne Avant le court circuit les courants de ligne forment un syst me triphas quilibr en module gale 70 A et d phas chaque phase par un angle de 120 Fig V 15 a Pendant le court circuit les courants dans les phases saines 72 173 Sont gaux et tr s faibles en comparaison avec le courant de d faut sur la ligne 1 Fig V 15 b Les courbes suivantes illustrent l volution des tensions sym triques Direct Inverse et Homopolaire V1 kV n 60 45 30 15 0 0 20 0 15 0 10 0 05 0 0 0 05 0 10 0 15 t sec V2 kV O N O A z 5 z 0 05 0 20 0 15 0 10 0 05 0 0 Say 0 15 t sec 0 20 0 15 0 10 0 05 0 0 0 05 0 10 0 15 t sec Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais 90 90 180 5 KV vi V2 _ _ vQ 90 a Avant le court circuit b Pendant le court circuit Fig V 16 Les tensions sym triques direct inverse et homopolaire dans la ligne Avant le court circuit 1l n existe videmment qu une seule composante qui est la composantes directe le syst me est quili
29. Circuit Breaker Modeling International Conference on Power Systems Transients IPST 05 in Montreal Canada on 19 23 juin 2005 H BENCHIKH EL HOCINE Protection Etage MT Institut de Formation en Electricit et Gaz IFEG Centre Ain M lila Groupe SONELGAZ D cembre 2009 S MEDJMADJ amp A BPUKHALEFA Surveillance des Transformateurs de Puissance Approche de la Redondance Mat rielle et Quelques Extensions 4th International Conference on Electrical Engineering 07 08 november 2006 Z GAJIC I IVANKOVIC amp B FILIPOVIC Differential Protection Issues for Combined Autotransformer Phase Shifting Transformer IEE Conference on Developments in Power System Protection Amsterdam Netherlands april 2004 109 R f rences Bibliographiques 16 Groupe Sonelgaz Guide Technique des Protections de R seaux de Transport Electricit 17 18 19 20 21 22 23 24 Partie 2 Protection Transformateur HT MT Document Technique de Gestionnaire R gionale de Transport Electricit mars 2008 M MEHDDEB Philosophie de R glage des Protections Document technique de Gestionnaire R gionale de Transport Electricit GRTE de S tif D partement Essais et Contr le Groupe SONELGAZ mais 2006 D FULCHIRON Protection des Transformateurs des Postes MT BT Cahier technique N 192 Schneider Electric 2003 Groupe SONELGAZ R glage des Protection Moyenne
30. D Num rotation des protections selon la norme C E I ro EE 58 a SE S Re m ME aeaaaee ES O ae EE mue ES 15 Maximum de courant phase instantan e D faillance de disyoncteur 50 BF Minimum de courant terre instantan e 3TC phase 50 N Minimum de courant terre instantan e TC tore Maximum de courant terre temporis e 3TC phase SIN Emme 131 Annexe E Cellule de distribution MT Unisaf 36 kV ABB 1 Pr sentation d taill e de la cellule 7 5 Chemin e vacuation des gaz 2 Compartiment Jeu 4 Compartiment D de barres principales Basse Tension 7 Transformateurs 1 Compartiment de tension disjoncteur HTA 6 Transformateurs de courant 8 Sectionneur de Terre 3 Compartiment c bles MT Compartiment Disjoncteur Volets m talliques Raccord s la terre Actionn s automatiquement par le chariot disjoncteur Syst me interdisant la man uvre manuelle des volets en option Embrochage d brochage disjoncteur avec porte ferm e Disjoncteur standard au SF6 type HD4 Compartiment Jeu de barres principales e Jeu de barre forme tubulaire avec barres isol es e Jeu de barre support directement par les isolateurs 132 Annexe E Cellule de distribution MT Unisaf 36 kV ABB e Jeux de barre boulonn s entre eux Points de connexion isol s par protection en polycarbonate r utilisables e Accessible par le haut et par l arri re e Isolatio
31. IIL 3 1 Introduction Un transformateur est une machine statique destin e transformer un courant alternatif donn en un autre courant alternatif de m me fr quence mais de tension en g n ral diff rente Ces appareils sont tr s utilis s sur le r seau de transport o 1ls servent convertir des tensions diff rentes l nergie lectrique transit e En effet le transport de cette nergie s effectue avec des pertes dont l importance est li e la tension du r seau puisque ces pertes sont proportionnelles au carr de l intensit du courant pertes joule Il est donc n cessaire de transporter cette nergie en haute et tr s haute tension Bien entendu 1l faudra proc der la transformation inverse en arrivant dans les centres de consommation afin de d livrer l nergie lectrique et la tension du r seau de distribution 14 Le transformateur est l quipement le plus important dans un poste de transport Son co t est extr mement lev et son immobilisation en cas d incident est toujours tr s longue Pour cette raison il doit tre envisag de sorte r duire au maximum l effet des ventuels incidents Ceci peut s effectuer via un syst me de protection tr s sophistiqu III 3 2 Principe de fonctionnement de transformateur Il existe plusieurs fa ons de connecter les enroulements pour les transformateurs triphas s de puissance on rencontre surtout les couplages toile toile et
32. Ils concernent g n ralement les puissances sup rieures 10 MVA L installation du poste de livraison est comprise entre D une part le point de raccordement au r seau de distribution HTB D autre part la borne aval du ou des transformateurs HTB HT Indice O pour position ouvert et F pour position ferm Les sch mas lectriques des postes de livraison HTB les plus couramment rencontr s sont les suivants Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT 1 4 1 Simple antenne I 4 1 1 Architecture L 4 1 2 Mode d exploitation Normal Source d alimentation Jeu de barres HTB Transformateurs HTB HTA Vers de jeu de barres HTA Fig I 3 Architecture simple antenne Les transformateurs HTB HTA sont aliment s par un seul jeu de barre HTB Perturb En cas de perte d une source d alimentation les transformateurs HTB HTA sont mis hors service I 4 1 3 Avantages et Inconv nient Avantage Co t minimal Inconv nient Disponibilit faible Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT 1 4 2 Double antenne I 4 2 1 Architecture Source 1 Source 2 F F p Jeux de barre HTB F Transformateurs HTB HTA F F Vers de jeu de barres HTA Fig 1 4 Architecture double antenne I 4 2 2 Mode d exploitation Normal Les deux disjoncteurs d arriv e des sources sont ferm s ai
33. Im Fig II 9 Courbe de magn tisation d excitation d un TC IL 5 1 5 Caract ristiques Le transformateur de courant est constitu de deux circuits primaire et secondaire coupl s par un circuit magn tique Avec plusieurs spires au primaire l appareil est de type bobin Avec un primaire r duit un simple conducteur traversant le capteur l appareil est barre passante primaire int gr constitu par une barre de cuivre ou traversant primaire constitu par un conducteur non isol de l installation ou tore primaire constitu par un c ble isol Les TC est caract ris s par les grandeurs suivantes d apr s les normes CET 60044 A Niveau d isolement assign C est la tension la plus lev e laquelle le primaire du TC est soumis Rappelons que le primaire est au potentiel de la HT et le secondaire a tr s g n ralement une de ses bornes la terre Comme pour tout mat riel on d finit galement Une tension maximum de tenue Imin fr quence industrielle Une tension maximum de tenue l onde de choc Exemple en 24 KV de tension nominale le TC doit supporter une tension de 50 KV pendant 1min 50 Hz et une tension de 125 KV l onde de choc B Le rapport assign de transformation Ip s Il est donn sous la forme du rapport des courants primaires et secondaires Ip Is Valeurs normales des courant secondaire assign est g n ralement 5 A ou
34. PHNCIpe de fonctionnement es data a een 40 DS SE en sd a EEA 41 SAA Caractersudques lectrique 2 nn A e RE E ae 41 II 5 4 5 Diff rentes techniques de coupure d arc lectrique 42 Sa F SIDIC MOV NN CASO resnais denis net email it o ESS DS ON EE E E E A E e E de nomade 45 15 52 CAC UUE S sn runs eee lon E 46 IL 5 5 3 Courbes de fusion temps courant 22 47 OM CONCIUSIORE RSS LE ed ui 47 11 Table des mati res Chapitre II D f rentes Types des Protections Electriques D EN e KO RS DE E 48 111 2 70n8S d Prote C ON ne ae E a et ea en lee late das done en lei OE 48 IIL 3 Protection des Transformateurs HTB HTA SL 49 UE Sn OGC OR nn ea dde Dane 4 de duc 49 IIL 3 2 Principe de fonctionnement de transformateur 22 49 II1 3 3 Transformateurs sp ciaux trois enroulements 50 HOA Autotrans ormi eUS a den de sue an eau de mes dd cave de ac E enURee 50 LS SES POI HONOR A ae dune ie oc no lo cadeau nadia 51 IIL 3 5 1 Protection maximum de courant phase 5I HLS 2 Protectordencute HIA sea ati TT 52 UES oP Proteciondiferenie E aonn EEEE EE 53 IIL 3 5 4 Protection contre la surtension 2 56 USOA PTOIECHONM INC ENE serenas NES ne Ronde ie dE Ad saut 56 E 5 6 L Prot cuonpar Buchho
35. a les relations suivantes U U U RU Le flux par spire est sensiblement constant et en premi re approximation la loi des 1 A n L bd L On trouve l galit des puissances primaire n 1 2 amp res tours conduit au courant vide soit Ke et secondaire Remarque Le transformateur est un l ment particuli rement important d un r seau Il est n cessaire de le prot ger efficacement contre tous les d fauts susceptibles de l endommager qu ils soient internes ou externes III 3 5 Protection externe 16 IIL 3 5 1 Protection maximum de courant phase Le transformateur HTB HTA sera en g n ral prot g par deux protections maximum de courant Protection cot haute tension HTB et Protection cot moyenne tension HTA A Protection maximum de courant cot HTB C est une protection contre les surcharges du transformateur et constitue dans les limites de son r glage une r serve aux protections maximum de courant cot HTA un seuil d intervention temps constant et devra tre r gl e comme suit Drame 21 Temps 2 5sec O Z est le courant nominal du transformateur c t HT 5I Chapitre III Les diff rents types des protections lectriques B Protection maximum de courant cot HTA C est une protection contre les surcharges du transformateur et constitue dans les limites de son r glage une r serve aux protections
36. circuits dans les r seaux lectriques ont des effets n fastes IL 3 3 1 Fonctionnement des r seaux lectriques Les effets n fastes des courts circuits sont surtout redouter sur les r seaux lectriques THT sur lesquels d bitent des groupes g n rateurs de forte puissance Les courts circuits surtout polyphas s et proches des centrales de production entra nent une diminution du couple r sistant C des machines et donc une rupture de l quilibre entre celui ci et le couple moteur Cm s ils ne sont pas limin s rapidement ils peuvent conduire la perte de stabilit de groupes g n rateurs et des fonctionnements hors synchronisme pr judiciables aux mat riels Des temps d limination des courts circuits de l ordre de 100 150 ms sont g n ralement consid r s comme des valeurs ne pas d passer sur les r seaux lectriques THT 9 IL 3 3 2 Tenue de mat riels Les court circuits provoquent des surintensit s dans le cas d un court circuit triphas le courant de court circuit peut d passer 20 30 fois le courant nominal Ces surintensit s am nent deux types de contraintes 10 Contraintes thermiques dues aux d gagements de chaleur par effet Joule R dans les conducteurs lectriques 24 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT Contraintes m caniques dues aux efforts lectrodynamiques ceux ci entra nent notamment le balance
37. d limination de court circuit court de 2 2 5 cycles en r seau THT La dur de vie d au moins de 25 ans Faible niveau de bruit Z ro maintenance r g n ration du gaz SF6 apr s coupure Eteint l arc dix fois mieux que l air L un des inconv nients de ce type d appareil est son prix lev D Disjoncteur vide En principe le vide est un milieu di lectrique id al il n y a pas de mati re donc pas de conduction lectrique Cependant le vide n est jamais parfait et de toute fa on a une limite de tenue di lectrique Malgr tout le vide r el a des performances spectaculaires la pression de 10 6 bar la rigidit di lectrique en champ homog ne peut atteindre une tension cr te de 200 kV pour une distance inter lectrodes de 12 mm Fig IL 19 f Ecran Es EE isolante Ecran principal Contact fixe Contact mobile Soufflet Ecrans secondaires Fig IL 19 Constitution d une ampoule de coupure dans le vide 44 Chapitre II Equipements de protection des r seaux de distribution MT Tous les constructeurs ont t confront s aux m mes exigences R duire le ph nom ne d arrachement de courant pour limiter les surtensions viter l rosion pr coce des contacts pour obtenir une endurance lev e Retarder l apparition du r gime d arc concentr pour augmenter le pouvoir de coupure Limiter la production de vapeurs m talliques pour
38. d Exploitation du R seau de Distribution Moyenne Tension 30 et 10 KV en 2009 S D E Direction de la Distribution de Constantine Division Technique Electricit D cembre 2009 OMICRON Manuel d utilisation et c blage CMC 256 France 2008 Merlin G rin Manuel d utilisation Disjoncteurs MT 30 KV Fluarc FB 4 France juin 2002 ABB Manuel d installation et c blage Protection Surveillance et Commande REF 543 Distribution Automation Vaasa Finlande mars 2005 La norme de la commission internationale d lectrotechnique CEI 60909 Courant de Court Circuit dans les R seaux Triphas s Courant Alternatif Suisse 2007 40 COTEL Manuel de Param trage et Utilisation HEXAN Type 610 A France 2009 41 ABB Manuel d utilisation et maintenance Disjoncteurs de Moyenne Tension Isol s dans le 42 Gaz HD 4 Allemagne juin 2008 ABB Manuel de param trage et c blage Relais de Protection REF 542 plus Allemagne aout 2009 111 Annexe Caract ristiques de r seau de distribution MT de Constantine 1 Poste source HTB HTA 1 1 Poste 60 30 10 kV MANSOURAH 1 1 1 Caract ristiques des transformateurs HTB HTA Caract ristiques 60 KV 30 kV 10 KV Marque Type Norme Ann e de mise en service Fr quence Tension nominale KV en position 14 60 315 11 Puissance Apparent MVA 20 Tension de court circuit en position 14 4 1 Courant n
39. de contr le n a pas d influence sur le r glage des fonctions de protection programm es Un Processeur de Communication PC assure l int gration de l unit dans un syst me de conduite des stations La figure V 30 suivant repr sente le sch ma de c blage du REF542 plus Analog Output Analog Input NNT 0 4 20 mA Module 4 20 mA Module Communication Module Analog Input Module Main Module Binary Input Output Module s Fig V 29 Architecture g n rale de relais de protection REF 542 plus 98 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais L1 A10 10 1A si TE l 1 6 5A A13 TIL3 A go A14 A15 A16 TI D e Fig V 30 Sch mas de c blages du relais REF 542 plus sur un d part MT La protection directionnelle contre les d fauts de phase analyse la valeur du courant mesur En cas de d passement de la valeur de r gl e la protection est activ e Apr s expiration de la temporisation choisie la protection est d clench e Pour d terminer le sens du d faut toutes les tensions de phase doivent tre connect es la REF542 plus La protection poss de une m moire de tension qui lui permet de fonctionner m me si le d faut survient proximit imm diate du transformateur capteur de tension Un signal directionnel peut tre envoy la station oppos e
40. de l alimentation En cas de d faut sur un jeu de barres ou maintenance de celui ci le disjoncteur de couplage est ouvert et l autre jeu de barres alimente la totalit des d parts I 4 3 3 Avantages et Inconv nient Avantages Bonne disponibilit d alimentation Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT Tr s grande souplesse d utilisation pour l affectation des sources et des charges et pour la maintenance des jeux de barres Possibilit de transfert de jeu de barres sans coupure lorsque les jeux de barres sont coupl s il est possible de man uvrer un sectionneur si son sectionneur adjacent est ferm Inconv nient Surco t important par rapport la solution simple jeu de barres I 5 Modes d alimentation des postes HTA 5 Nous allons identifier les principales solutions d alimentation d un tableau HTA ind pendamment de son emplacement dans le r seau Le nombre de sources et la complexit du tableau diff rent suivant le niveau de s ret de fonctionnement d sir Les sch mas sont class s dans un ordre tel que la s ret de fonctionnement s am liore tandis que le co t d installation augmente L 5 1 Un jeu de barres avec une source I 5 1 1 Architecture Source d alimentation Jeu de barres HTA a D parts HTA Fig I 6 Architecture d un jeu de barres avec une source 1 5 1 2 Fonctionnement En cas de perte d
41. de liaison Si un TC est charg une puissance inf rieure sa puissance de pr cision sa pr cision r elle est sup rieure la pr cision assign e r ciproquement un TC trop charg perd en pr cision E Courant de courte dur e admissible Exprim en kA efficace le courant lh maximum admissible pendant 1 seconde le secondaire tant en court circuit repr sente la tenue thermique du TC aux surintensit s Le TC doit supporter le courant de court circuit pendant le temps n cessaire son limination Si le temps d limination t est diff rent de 1 seconde le courant que le TC peut supporter est Ith V La tenue lectrodynamique exprim e en KA cr te est au moins gale 2 5 x Ith Remarques J ne faut jamais laisser le secondaire d un transformateur de courant ouvert On ne peut pas utiliser un transformateur de courant en courant continu Dans chaque phase de r seaux lectrique en trouve un transformateur de courant 33 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT IL 5 1 6 Transformateur de courant doubles enroulements A Double enroulements secondaires Ils sont mont s sur deux circuits magn tiques ind pendants Fig IL 10 L un deux est utilis pour l alimentation du comptage et mesure et a toujours une puissance d au moins 10 VA en classe se pr cision gale 0 5 Son circuit magn tique doit se saturer 2 pour la protection d
42. de ligne MT Elle sera un seuil d intervention temps constant et devra tre r gl e comme suit 1 3 1 47 Temps 2 0sec I r glage o est le courant nominal du transformateur c t MT Le choix du temps d intervention est d termin aussi bien par l imp ratif d assurer la s lectivit avec la protection de la ligne MT que par la n cessit de permettre la surcharge du transformateur durant de courts laps de temps suffisants l accomplissement des transferts de charge IIL 3 5 2 Protection de neutre HTA La protection cot haute tension sera deux seuils d intervention temps constant Le premier seuil devra tre r gl I 2 3 1 Temps 0 8 sec r glage si on a un seul disjoncteur en aval du disjoncteur au d part MT o t 0 5 sec si on n a aucun disjoncteur en aval I est le courant nominal du transformateur cot HT Il est r gl de fa on intervenir pour des courts circuits int ressant le transformateur tout en gardant la s lectivit avec les lignes MT Il constitue aussi la r serve de la protection de la ligne dans les limites permises par son r glage Le second seuil devra tre r gl 100 ar Ja Vat 1 3 S V Temps 0 0sec 1 3 Coefficient d insensibilit au d faut MT S p Puissance nominale du transformateur en VA V Tension de court circuit du transformateur en Tension compos e nominale du transformateur c t HT en Volte Courant n
43. distribution HTA en respectant la s lectivit chronom trique et amp rom trique de ce plan La d tection des d fauts la terre par la surveillance du courant homopolaire calcul permet de r duire les co ts du syst me en vitant de recourir l installation d un TC tore encombrant et n cessitant un quatri me port sur le relais pas toujours disponible 107 Conclusion G n rale En perspective de ce travail plusieurs propositions m me de compl ter cette tude sont envisageables nous citerons 1 L am lioration des m thodes de calcul des r glages des protections lectriques appliqu es aux r seaux de distribution d nergie moyenne tension 30 et 10 kV pour les protections wattm triques homopolaires et la protection de composante inverse pour d tecter les court circuits phase terre avec r sistance tr s grande 2 L utilisation d un outil de simulation plus performant comme le logiciel EMTP ElectroMagnetic Transient Program et ATP Alternative Transients Program destin au calcul du r gime transitoire des syst mes lectromagn tiques qui consid re l influence de la r sistance de d faut dans le mod le de c ble lectrique pour la localisation de d faut 3 L application de nouvelles techniques pour l optimisation de la distance de d fauts au r seau de distribution lectrique comme les r seaux de neurones artificiels ANN l algorithme g n tique GA et logique floue FL
44. e Version 1000 mm de large jusqu 1600A de courant nominal e Positionnement mural possible e Toutes les fonctionnalit s accessibles par le devant S curit maximale pour assurer la continuit de service e Conception blind e e S gr gation des compartiments par panneaux m talliques isol s Design moderne pour une longue dur e de vie e Construction avec des panneaux AluZinc e Fixation par crous 135 Cellule de distribution MT Unisaf 36 kV ABB Annexe E 4 Disjoncteur HTA HD4 Disjoncteur SF6 Calibre 630 A Version d brochable Tension d isolement 17 5 KV 136 Face avant 1 Plaque signal tique 2 Cl de condamnation disyoncteur ouvert 3 Indicateur tat du ressort de fermeture band d band 4 Axe de bandage manuel des ressorts de fermeture 5 Poign es d extraction 6 Axe d embrochage d brochage 7 Indicateur de position ouvert ferm 8 Bouton poussoir fermeture 9 Bouton poussoir d ouverture 10 Compteur de man uvre 11 Prise mobile des auxiliaires Face arri re 1 P le SF6 2 Tulipes d embrochage 3 Chariot mobile M canisme disjoncteur 1 Bobine de fermeture 2 Bobine d ouverture manque de tension 3 Bobine d ouverture mission de tension 4 Bobine de verrouillage de la fermeture 5 Bloc de contact auxiliaire 6 Axe de r armement manuel 7 Contact de coupure ressort ban
45. fixe repousse le p le mobile secondaire au cours de la fermeture Lors de l ouverture l arc lectrique se forme entre les extr mit s du tube central du p le fixe et du p le mobile secondaire 48 Filtre Figure 27 47 Support des doigts 46 Cloche 44 Ressort lame Surface de contact avec les 9 doigts articul s du p le mobile Surface de contact avec BO Tibe le p le mobile secondaire Surface du contact principal 45 Doigt Fig V 12 Conception d un p le fixe 84 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais D Relais de protection de courant homopolaire REF 543 Ce relais de protection pour arriv es et d parts HTA REF 543 fait partie du syst me d automation de poste lectrique de la soci t ABB Il utilise la technologie moderne appliqu e aussi bien dans les solutions logicielles que mat rielles La performance du terminal est lev e gr ce l utilisation de l architecture de multiprocesseur Le traitement num rique des signaux avec une unit centrale puissante et la gestion d entr es sorties E S distribu e facilitent l ex cution des op rations parall les et am liorent la pr cision et les temps de r ponse L interface utilisateur IHM dot e d un cran cristaux liquides vues multiples permet l utilisation fiable et ais e du terminal REF 543 Il enseigne l op rateur travers les diff rentes proc dures du syst me 38 D 2 Sch mas de c blage
46. la sid rurgie et de la p trochimie 17 Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT I 6 4 En boucle Cette solution est bien adapt e aux r seaux tendus avec des extensions futures importantes Il existe deux possibilit s suivant que la boucle est ouverte ou ferm e en fonctionnement normal I 6 4 1 Boucle ouverte I 6 4 1 1 Architecture T 1 T 2 Jeu de barre principale O ou F HTA LI CTI LL Lun Tableau 1 Tableau 2 Tableau 3 Transformateur HT A BT BT Fig 17 a R seau HTA en boucle ouverte I 6 4 1 2 Fonctionnement Les t tes de boucle en A et B sont quip es de disjoncteurs Les appareils de coupure des tableaux 1 2 et 3 sont des interrupteurs En fonctionnement normal la boucle est ouverte elle est ouverte au niveau du tableau 2 Les tableaux peuvent tre aliment s par l une ou l autre des sources Un d faut sur un c ble ou la perte d une source est palier par une reconfiguration de la boucle 18 Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT Cette reconfiguration engendre une coupure d alimentation de quelques secondes si un automatisme de reconfiguration de boucle est install La coupure est d au moins plusieurs minutes ou dizaines de minutes si la reconfiguration de boucle est effectu e manuellement par le personnel d exploitation I 6 4 2 Boucle ferm e I 6 4 2 1 Architecture
47. le fait qu puissance traversante gale le dimensionnement d un autotransformateur est plus faible que celui d un transformateur 50 Chapitre III Les diff rents types des protections lectriques L Autotransformateur triphas s c est un transformateur en plus utilis s dans le r seau de transport et de r partition de l nergie o 1l servent de lien entre le r seau 400 KV et le r seau 225 KV Ils sont toujours coupl s en toile et l tude est la m me que pour les transformateurs triphas s On obtient un sch ma quivalent semblable ceux qui ont d j pr sent s aux figures pour les appareils deux enroulements Les appareils utilis s sur le r seau de transport comportent un enroulement tertiaire d quilibrage connect en triangle sur lequel on peut raccorder soit une r sistance soit un transformateur de services auxiliaires Ces appareils ont donc un sch ma monophas quivalent semblable Signalons que par construction tout d faut biphas est exclu sur l enroulement tertiaire gr ce un syst me de cloisons l ext rieur de l appareil Les transformateurs de services auxiliaires et les r actances connect es au tertiaire d un autotransformateur sont cloisonn s inf rieurement De plus les enroulements tertiaires d autotransformateurs et de transformateurs de puissance sont en g n ral prot g s par des parafoudres En rappelant U U I et I les tensions et courants on
48. ouverture 45 ms Dur e d arc 10 15 ms Dur e totale de coupure 55 60 ms Dur e de fermeture 80 ms Dimensions H 640 mm L 493 mm P 495 mm Poids 120 Kg Pression absolue du SF6 380 kPa D Relais de protection de courant phase REF 542 plus 42 Le relais REF 542 plus est une unit de protection et de contr le principalement destin au montage dans les installations moyenne tension Cet appareil est le successeur de l unit multifonctions REF542 et assure comme son pr d cesseur les fonctions protection mesure et contr le L unit de protection et de contr le REF 542 plus regroupe toutes les fonctions secondaires dans un seul appareil qui comprend aussi une fonction d auto surveillance Toutes les fonctions sont con ues sous forme de modules logiciels librement configurables pour r pondre une large gamme d exigences dans le cadre des stations MT Gr ce la flexibilit du logiciel l unit REF 542 plus peut tre utilis e sur des tableaux de tout type ind pendamment de l application sp cifique requise Le REF 542 plus est bas sur un syst me microprocesseur temps r el Les fonctions de mesure et de protection sont ex cut es par un processeur Fig V 29 de traitement de signaux D S P Digital Signal Processor alors que les fonctions de contr le sont confi es un Micro Contr leur M C Gr ce cette s paration des t ches toute modification du sch ma
49. par sortie binaire BO Le contenu du signal directionnel de la station oppos e sortie BS peut tre utilis pour d clencher sa propre protection directionnelle Une protection directionnelle avec comparaison de signaux peut ainsi tre tablie en cas de connexion des signaux entre les stations Le diagramme d imp dance ci dessous montre les sens direct et inverse en cas de court circuit triphas Compte tenu de l utilisation des phases saines la zone de d termination directionnelle en cas de condition de d faut asym trique peut changer en fonction des param tres du r seau 99 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais D 3 Programmation et param trage Operating Tool Im ABBREF542conf Operator_Manual ref File Connect View Configure Utilities Options Help Da SR APE Au 8 S E M slez RE e ABB Technology Ltd Copyright ABB 2007 V4E D4a PROJECT SUMMARY Project Title Operator Manual ref Project Name ABB Project Feeder DISTRIBUTION AUTOM Project Date 05 14 07 Ready COMI 99 TCP IP 123 123 123 123 WEB SERVER IEC61850 192 168 2 10 192 168 2 10 EnglishY4 ste Latin 1252 No Language No CodePage Ann Fig V 31 Architecture g n rale du logiciel REF542plus Analog Inputs X Inputs Hetwarks Calc Walues Analog Inpa Board psm T081 Get group data FEV Ry Phase cellb Amp cali 1 Current Transformer 1 Line Phase 199 000 1 00
50. personnes contre les lectrisations et des biens contre les effets destructifs des courants forts sur les c bles lignes et transformateur de puissance etc ainsi qu une bonne continuit de service globale du r seau de distribution en isolant partie en d faut du r seau afin d en pr server le fonctionnement La contribution de ce travail de magist re consistant l tude de cas r seau de distribution lectrique moyenne tension de la ville de Constantine Mots cl s Protection Distribution lectrique Moyenne tension Maximum de courant Localisation Abstract The electrical distribution networks is an essential part for supplying power to different consumers LV and MV are considered highly critical infrastructure for the industrial and economic development of countries but there are several anomalies overvoltage unbalance short circuit etc this requires a good electrical system installed to protect this network The proper study of welfare syst me in electrical distribution medium voltage 10 KV and 30 KV against schorts circuits between phases or phase to earth to provide both good security of persons against electric shock and property against destructive effects of strong currents on the cable lines and power transformers etc and a good overall service continuity of the distribution system by isolating part of the default network in order to preserve function The contribution of this thesis consists of
51. quivalent constitu d une source de tension alternative d amplitude constante E et d une imp dance en s rie Zcc Voir figure 2 Zcc est l imp dance de court circuit elle est gale l imp dance quivalente aux c bles aux lignes et aux transformateurs parcourus par le courant de court circuit Toutes les imp dances doivent tre ramen s la tension simple E voir figure 1 L imp dance Zee est alors quivalente une r actance X et une r sistance R en s rie Z VR X avec X Lo R seau B Figure 1 Sch ma quivalent du r seau amont au court circuit Ainsi lors d un court circuit on applique une tension e E y2 sin t amp un circuit compos d une r actance et d une r sistance en s rie amp est langle d enclenchement il d finit la phase de la tension l instant d apparition du court circuit voir figure 2 Appelons le d phasage entre la tension et le courant en r gime tablir on a alors tg D Fa On d montre que l expression du courant de court circuit est EV2 R l 7 sin t amp p sin amp p e CC KR la 1sin ot a 6p Ie 1 sin ape moment fault occurs Figure 2 D composition du courant de court circuit 128 Annexe C Calcul les courants des court circuits EV2 CC Le courant Icc est donc la somme d un courant sinuso dal 7 sin t o ue sin amp e Et d un courant
52. surintensit s etc 22 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT II 1 Introduction Les dispositifs de protection surveillent en permanence l tat lectrique des l ments d un r seau et provoquent leur mise hors tension par exemple l ouverture d un disjoncteur lorsque ces l ments sont le si ge d une perturbation ind sirable court circuit d faut d isolement surtension etc Le choix d un dispositif de protection n est pas le fruit d une r flexion isol e mais une des tapes les plus importantes de la conception d un r seau lectrique A partir de l analyse du comportement des mat riels lectriques moteurs transformateurs c bles etc sur d fauts et des ph nom nes qui en d coulent on choisit les dispositifs de protection les mieux adapt s C est ce que l on va pr senter dans ce chapitre IL 2 Syst me de protection IL 2 1 D finition La Commission Electrotechnique Internationale C E I d finie la protection comme l ensemble des dispositions destin es la d tection des d fauts et des situations anormales des r seaux afin de commander le d clenchement d un ou de plusieurs disjoncteurs et si n cessaire d laborer d autres ordres de signalisations IL 2 2 Les fonctions de protection Les fonctions de protection sont r alis es par des relais ou des appareils multifonctions A l origine les relais de protect
53. teaching the case study electrical distribution LV of the city of Constantine Key words Protection Electrical distribution Medium voltage Overcurrent Localization gaidh ily daa giall g aiii il eg g c leiudll Catise dal ga Aih Sl a 3 4 A uba 6 ja ga Ah Sl AEL au 5 55 l Qual YI ea eiil iil Legal gi sane Jhi Aia GS 3 olad Lay 3 Roll irail Jai ga All iaa iala piri ihu gia ib ll il AL aall AaS aall aall Aill aia iaa igs AUS aay aa ael 5 h All cities aa Dal Li iha Jai Ge UN 3 lsill y leis Lai Jalil Ou Le aay aa Lli A30 shli A10 ail iY Uai 3 all AU Y gaa 3 dal h oha 5 daoa ieii yall ih e ail Ge iail ja fil aa aill 3 cs gsl bae cy Cl aia piuaki 5 Su ol iih dl ode oaia dal oa iail je bad 1 AN Jii agil iil ilal iaaii oyua Y Aubiu iid hu gid igid cils Asia esl Ail a alal a aail gii yal Ll hu idl d i Sl d iaa ili lats 138
54. tension maximale du r seau lectrique qu il prot ge la fois Dans des conditions normales de service par exemple pour connecter ou d connecter une ligne dans un r seau lectrique Dans des conditions anormales sp cifi es en particulier pour liminer un court circuit et les cons quences de la foudre De par ses caract ristiques un disjoncteur est l appareil de protection essentiel des r seaux lectrique HTA car il est seul capable d interrompe un courant de court circuit et donc viter que le mat riel soit endommag par ce court circuit IL 5 4 2 Principe de fonctionnement La coupure d un courant lectrique par un disjoncteur MT est obtenue en s parant des courant dans un gaz air SF6 etc ou dans un milieu isolant par exemple vide Apr s la s paration des contacts le courant continue de circuit travers un arc lectrique qui s est tabli entre les contacts du disjoncteur Fig IT 16 Pour les disjoncteur MT le principe de coupure retenu est la coupure du courant lorsqu il passe par z ro ceci se produit toutes les dix millisecondes dans le cas d un courant alternatif 50 Hz En effet c est cet instant que la puissance qui est fournie l arc lectrique par le r seau est minimal cette puissance fournie est m me nulle l instant ou la valeur instantan e du courant est nulle 11 Magnetic force astel jaa Arc shute Fig IL 16 Arc lect
55. transformateur La cuve du transformateur doit tre isol de la terre La protection de cuve Fig IIL 11 est constitu e par un relais maximum de courant aliment par un TC du genre tore dont le primaire est une jonction visible et continue entre la cuve du transformateur et le r seau de terre CUVE isolement entre la cuve et la terre ANANN AN NN RO RS 1 Fig IL 11 Placement de TC tore Remarque Les transformateurs dot s d une protection diff rentielle ne sont pas quip s en protection masse cuve IIL 3 6 3 La protection thermique Elle est utilis e pour prot ger les machines moteur alternateur et le transformateur de puissance contre les surcharges Pour d tecter l existence d une surcharge elle fait une estimation de l chauffement des bobines primaire et secondaire prot ger partir de la mesure du courant 16 171 58 Chapitre III Les diff rents types des protections lectriques La protection d termine l chauffement E des transformateurs partir d un mod le thermique d fini par l quation diff rentielle suivante 2 ca dt I n Avec E chauffement T Constante de temps thermique de la transformateur I Courant nominal I Courant efficace L apport calorifique par effet de Joule R I dt est gale la somme de Fig HI 12 l L vacuation thermique de transformateur par convection avec le milieu ext rie
56. 0 P PVC PVC O E E ERN Tab 11 Caract ristiques dimensionnelles d un c ble 10 kV 2 4 C 0 6 2 4 6 C P a 5 124 Annexe Caract ristiques de r seau de distribution MT de Constantine Caract ristiques lectriques C ble 185 mm C ble 400 mm Tension nominale KV Tension maximale KV R sistance en courant continu 20 C Q km 0 160 0 070 R sistance en courant alternatif Imp dance 90 C Q km 0 211 0 084 0 0 2 2 Inductance Q km Capacit uF km Chute de tension cos p 0 9 Courant capacitif mA km C ble enterr W m C ble l air libre W m C ble enterr A C ble l air libre A Pendant 0 5 sec kA le conducteur o Pendant 1 0 sec KA Pendant 2 0 sec KA Tab 12 Caract ristiques lectriques d un c ble 10 KV 125 Annexe B Courant de limite thermique des lignes et c bles MT 1 Ligne a rienne Les intensit de courant de limite thermique 7 7 indiqu es dans le tableau 1 conduisant un chauffement des conducteurs de 30 C sont donn es par les fabricants pour les lignes en Almelec et Aluminium Acier celle des lignes en cuivre sont calcul es l aide de la formule I p 21 8 Les hypoth ses sont Temp rature ambiante Tmin 20 C R actance X7 0 35 QO Km et facteur de puissance cos 0 9 Nature du Section de la ligne Courant de Limite conducteur Thermique en A Almelec Aluminium
57. 0 4 1 000 4 o oo 1 0000 ED 2 Current Transformer Line Phase 100 000 1000 A 1 000 A io 1 A Al 3 CurtentTransfotmer Line Phase 3 100 000 4 1 000 A 1 000 A 0 000 1 000 A0 J Voltage Transtonner 1 Horrnal Phasa 100 000 KM 100 000 100 000 0 000 1 0000 AI 5 Valtage Tronstonner 1 Horrnel Phase 2 100 000 KM 100 000 100 000 7 0 000 1 0000 EU E Valtsge Transiomer 1 Mormia Phase J 100 000 4 100 000 100 000 W 0 000 1 0000 El r Wolage Translomer 1 Hormal Residual 100 000 kt 100 000 100 000 1 000 1 0000 kiil Current Transformer Line Earth 100 000 amp 1 000 A 1 000 4 0 000 1 0000 ED Metwork nominal walue s Calculated walues EE LES For calculation Three phase power Haominal Meteork ireguency R0 Hz Feterence system Load Hominal urreni 100 000 A 100 000 THD calealaten an Gati k Cars w Fig V 32 D claration des entr es analogique transformateur de courant et de tension E Logiciel d analyse et d valuation des d fauts WinEve On utilise le m me logiciel qu au test N 1 V 3 3 3 R sultats et commentaires Ces courbes sont obtenues dans le cas d un court circuit entre les trois phases isol en utilisant le logiciel WinEve de ABB On y voit l volution des tensions des trois phases 100 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais VL1 KV 5 0 2 0 5 1 0 056 0 0 5 VL2 kV 5 0
58. 1 D finition Selon la d finition de la commission lectrotechnique internationale C E D un transformateur de courant est un transformateur de mesure dans lequel le courant secondaire est dans les conditions normales d emploi pratiquement proportionnel au courant primaire et d phas par rapport celui ci d un angle approximativement nul pour un sens appropri des connexions La notion de transformateur de courant est un abus de langage mais elle a t popularis e dans l industrie L expression transformateur d intensit est sans doute plus exacte On utilise fr quemment les abr viations TC ou TI Les transformateurs de courant ont deux fonctions essentielles e Adapter la valeur du courant MT du primaire aux caract ristiques des appareils de mesure ou de protection en fournissant un courant secondaire d intensit proportionnelle r duite e _I soler les circuits de puissance du circuit de mesure et ou de protection La fonction d un transformateur de courant phase est de fournir son secondaire J un courant proportionnel au courant primaire Jp mesur L utilisation concerne autant la mesure comptage que la protection IL 5 1 2 Types industriels A Mod les classiques noyau de fer Pour les courants alternatifs de basse fr quence on utilise en g n ral un transformateur avec peu de spires au primaire et beaucoup au secondaire Dans certains cas 1l y aura m me une seule spire au p
59. 1 A 32 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT Valeurs normales des courants primaires assign s en A 10 12 5 15 20 25 30 40 50 60 75 et leurs multiples ou sous multiples d cimaux C Pr cision FLP Elle est d finie par l erreur compos e pour le courant limite de pr cision Le facteur limite de pr cision FLP est le rapport entre le courant limite de pr cision et le courant assign Pour la classe P e S5P10 signifie 5 d erreur pour 10xI et 10P15 signifie 10 d erreur pour 15xlhp e 5P et 10P sont les classes de pr cision normalis es pour les TC de protection 5 lh 10 1 15 1 et 20 Ih sont les courants limites de pr cision normalis s La classe PR Elle est d finie par le facteur de r manence rapport du flux r manent au flux de saturation qui doit tre inf rieur 10 SPR et 10PR sont les classes de pr cision normalis es pour les TC de protection La classe PX Correspond une autre fa on de sp cifier les caract ristiques d un TC partir de sa tension de coude la r sistance secondaire et le courant magn tisant r ponse d un TC en r gime satur C Puissance de pr cision Puissance apparente en VA que le TC peut fournir au secondaire pour le courant secondaire assign pour lequel la pr cision est garantie La puissance est consomm e par tous les appareils connect s ainsi que les fils
60. 2 sV V SFS a T NV e Tel que e est le terme d erreur due la r sistance du d faut donn dans la r f rence 34 Vs 4 Vs L Zis gt gt V RAR VI 3 Vo Lolos Loz lim Lede i VI 4 l Los Sachant que Vy Vo Vso Sont les tensions de phase des s quences au relais L ly lo Sont les courants de phase des s quences au relais lP est le courant pr d faut Za Z2 Zo sont les imp dances de la ligne T 5 8 sont des coefficients qui prennent les valeurs 0 1 1 a a a et a Avec a 0 5 j 0 866 op rateur de rotation 120 N B_ Les modes 0 1 et 2 correspondent respectivement aux s quences homopolaire directe et inverse B Algorithmes de localisation bas s sur les donn es de deux extr mit s Ces algorithmes peuvent tre class s en deux cat gories e Algorithmes bas s sur les donn es non synchronis es issues de deux extr mit s de la ligne e Algorithmes bas s sur les donn es synchronis es issues de deux extr mit s de la ligne 70 Chapitre IV Techniques de recherche et identification des d fauts de c ble MT Nous supposons que la ligne en d faut a le m me sch ma quivalent de la figure I 4 pr c dente Dans la premi re cat gorie la tension de d faut a deux valeurs Vr et V r qui ont la m me amplitude avec un d phasage tel que Ve Vp e VL6 Plusieurs algorithmes sont propos s parmi lesquels nous citons L algorit
61. 2 0 1 5 1 0 0 0 0 5 VL3 kV 5 0 D 2 0 0 0 5 0 0 5 90 VL3 V Li V L2 5 KV 90 0 5 1 0 V_L1 a Avant le court circuit V_L3 b Pendant le court circuit Fig V 33 Trois tensions simples dans le c ble 1 5 t sec 1 5 t sec 1 5 t sec Avant le court circuit les tensions simples sont quilibr es an module gale 5 7803 KV et d phas es d un angle de 120 Fig V 33 a pour chaque phases Par contre pendant le court circuit les tensions Vz2 V2 Vzr3 sont gales en module et angle Les courbes suivantes illustrent l volution de l intensit des trois courants de ligne IL1 kA HD ion IL2 kA ONLO IL3 kA OVLON 101 1 5 t sec 1 5 t sec Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais 90 90 I L3 L3 E I L1 p 60 A L1 L2 _L3 180 a Avant le court circuit b Pendant le court circuit Fig V 34 Evolution des trois courants dans le c ble Avant le court circuit les courants de ligne forment un syst me triphas quilibr F1g V 34 a et pendant le court circuit les courants dans les phases sont gaux en module et diff rentes en angle Fig V 34 b Les courbes suivantes illustrent l volution des tensions sym triques Direct Inverse et Homopolaire V1 kV 1 5 t sec
62. 27 Fig 115 Fiabilit d une PrOteCHOI 2 ed EREEREER REEE ANETA 28 Fie l4 Ass ciaton de DIOLECHOM Eee a relaie do nsc de chemin ect 28 Fig II 5 Cha ne principale de la protection lectrique 28 Fig II 6 Transformateur de courant type tore LL 30 Fig I 7 Sch ma quivalent du circuit secondaire d un TC 2 31 Fig IL8 Diagramme de Fresnel repr sent le TC inen 31 Fig II 9 Courbe de magn tisation d excitation d un TC 32 Fig IL 10 TC avec double enroulements secondaires comptage et protection 34 Fig IL 11 Couplage d un TC avec double enroulements primaires 34 Fig IL 12 Transformateur de tension avec double secondaire 35 Fig IL 13 Sch mas quivalant d un TTC CCVT ssesnssnsensusensussssessesessesessesrrerssese 36 Fig 1 14 Relais lectromagn tique induction par disque simple 38 Fig II 15 Relais lectromagn tique induction par disque cylindrique 38 Fig IL 16 Arc lectrique entre les contacts d un disjoncteur MT 40 Fig II 17 Chambre de coupure d un disjoncteur coupure dans l huile 42 Fig II 18 Chambre de coupure d un disjoncteur
63. 3U Tension assign e d alimentation de circuits auxiliaires Valeurs de tension d alimentation des bobines d ouverture et fermeture S quence de man uvre assign e S quence de man uvres assign e suivant CEI O t CO t CO Avec O repr sente une man uvre d ouverture CO repr sente une man uvre de fermeture suivie imm diatement d une man uvre d ouverture Pouvoir de coupure en court circuit Le pouvoir de coupure assign en court circuit est la valeur la plus lev e du courant que le disjoncteur peut couper sous sa tension assign e dans un circuit dont la tension transitoire de r tablissement TTR r pond une sp cification pr cise IL 5 4 5 Diff rentes techniques de coupure d arc lectrique Les disjoncteurs moyenne tension peuvent tre 11 A Disjoncteur huile L huile qui servait d j comme isolant a t utilis e d s le d but du si cle comme milieu de coupure car cette technique permet la conception d appareils relativement simples et conomiques Les disjoncteurs huile ont t utilis s principalement pour les tensions de 5 30 kV Fig IL 17 Fig II 17 Chambre de coupure d un disjoncteur coupure dans l huile 42 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT Disjoncteurs faible volume d huile L arc et la bulle sont confin s dans un pot de coupure isolant La pression du gaz augmente lors du passage de l ar
64. 7 Disjoncteur 10 kV marque ABB type HD 4 41 96 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais Les p les du disjoncteur qui constituent la partie de coupure sont des syst mes pression scell e pour toute la vie op rationnelle normes IEC 62271 100 et CEI 17 1 La commande m canique du type ESH est accumulation d nergie d clenchement libre et permet des man uvres d ouverture et de fermeture ind pendantes de l op rateur La commande est les p les sont fix s la structure m tallique qui sert aussi de support pour le cin matisme d actionnement des contacts mobiles Les disjoncteurs en version d brochable sont quip s d un chariot pour permettre l insertion et l extraction dans le tableau ou dans la cellule Le disjoncteur a une structure compacte et l g re qui garantit une robustesse lev e et une excellente fiabilit m canique 41 C 1 Domaines d emploi Les disjoncteurs VD 4 sont utilis s dans la distribution lectrique pour la commande et la protection de lignes sous stations de transformation et de distribution moteurs transformateurs g n rateurs batteries de condensateurs etc Gr ce la technique de coupure autopu fer auto soufflage dans le SF6 les disjoncteurs HD4 ne cr ent pas de surtensions de man uvre par cons quent 1ls sont indiqu s aussi pour la reconfiguration la modernisation et l agrandissement d anciennes installations dan
65. 90 Fig V 20 Court circuit triphas s sym triques isol 92 Fig V 21 Architecture de d part HTA 30 kV Sonade 92 Fig V 22 Sch ma unifilaire des r glages protections de maximum de courant phase 93 Fig V 23 Sch ma global de test protection maximum de courant phase 93 Fig V 24 Conception d une caisse d injection et essais Cotel 94 Fig V 25 Module de commande manuel MCM 22 95 Fig V 26 Transformateur de courant phase 96 Table des Figures Fig V 27 Disjoncteur 10 kV marque ABB type HD 4 4 96 Fig V 28 Conception interne d un p le 97 Fig V 29 Architecture g n rale de relais de protection REF 542 plus 98 Fig V 30 Sch mas de c blages du relais REF 542 plus sur un d part MT 99 Fig V 31 Architecture g n rale du logiciel 100 Fig V 32 D claration des entr es analogique transformateur de courant et de tension 100 Fig V 33 Trois tensions simples dans le c ble 101 Fig V 34 Evolution des trois courants dans le c ble
66. Acier Tableau 1 Courant de limite thermique dans les lignes a rienne HTA 2 C ble souterrain Les intensit de 7 dans un c ble de section S s exprime approximativement par la formule Z r K S elle est r sum dans le tableau 2 La valeur du coefficient K correspondant aux c bles courants est donn e dans le tableau 2 Dans le tableau 3 on donne les ILT dans les c ble pour les diff rentes valeurs du coefficient L gende P IM V Papier Impr gn de Mati re Visqueuse P IMS Papier Impr gn de Mati re Stabilis e P E Papier Poly thyl ne 126 Annexe B Courant de limite thermique des lignes et c bles MT Type de C ble T C ble en Terre d Isolant Cuivre Aluminium Tripolaire Champ 12 5 Non Radial 4 A E Tableau 2 Valeur de Coefficient K pour les c bles souterrain HTA Coefficient K gt P PEE Bo hed Baa ER Ed Ed bo Ba Baad Ed bi Ed Ed cd al aih Esad Re ne Ed ol co Hd Lo ob 120 140 158 176 198 225 250 280 315 355 395 kad iadi Caa buad biad and and Baad Boa Kand Band Gaal ood band i Ed ac baad 4 find Baad ad Gi Ga load kasd bad Bed kad Eal b Tableau 3 Courant de limite thermique des c bles souterrain HTA 127 Annexe C Calcul les courants des court circuits 1 Forme d un court circuit aux bornes de l alimentation de distribution Le r seau amont d un court circuit peut se mettre sous la forme d un sch ma
67. Ligne 225 KV UN Transformateur 225 KV 63 kV de 70 170MVA Jeu de barres 63 kV Ligne 63 KV R partition Ligne 63 kV Jeu de barres 63 KV Transformateur 63 30 kV ou 10 kV 20 ou 40 MVA Ligne 30 ou 10 KV Distribution Les d parts HT A 30 ou 10 KV Fig I 1 Architecture g n rale de r seaux d nergies lectrique en Alg rie I 3 Gamme des tensions utilis es par le groupe SONELGAZ La nouvelle norme en vigueur en Alg rie SONELGAZ d finit les niveaux de tension alternative comme suit Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT e 2 e Valeur de la tension compos e nominale U en Volts Tension Alternatif Tr s Basse Tension TBT Un lt 120 Domaines de Tension BT 500 lt U lt 1000 750 lt U lt 1500 HTAouMT 1000 lt U lt 50000 1500 lt U lt 75 000 Haute Tension HT U gt 50 000 U gt 75 000 Tableau I 1 Tableau des domaines de tension 1 Cas particuliers de la tr s basse tension TBT Dans le cadre des travaux et interventions sur des installations ou quipements du domaine TBT il y a lieu de distinguer ces r alit s Fn tr s basse tension de s curit TBTS En tr s basse tension de protection TBTP En tr s basse tension de fonctionnelle TBTF Fig 1 2 Domaines des tensions lectriques utilis es par groupe SONELGAZ 1 I 4 Architectures des postes de livraison HTB 5
68. R PUBIQUE ALG RIENNE D MOCRATIQUE ET POPULAIRE MINIST RE DE L ENSEIGNEMENT SUP RIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MENTOURI CONSTANTINE FACULTE DES SCIENCES DE L INGENIEUR DEPARTEMENT D ELECTROTECHNIQUE N d ordre Se HT M MOIRE Pr sent pour l obtention du dipl me MAGIST RE En lectrotechnique TITRE TUDE DES PROTECTIONS DES R SEAUX LECTRIQUES MT 30 amp 10 kV Option Mod lisation et Commande des Machines Electriques Pr sent e par Mr ZELLAGUI Mohamed Date de soutenance le OI 07 2010 Accept sur proposition du Jury Pr sident Mr R CHENNI M C A Universit de Constantine Rapporteur Mr A BOUZID Professeur Universit de Constantine Examinateurs Mr D KERDOUNE M C A Universit de Constantine Mr D LABED M C A Universit de Constantine ANN E 2010 Didicace Je d die Ce modeste m moire de magist re A ma m re Yamina Mes s urs Loubna Nedjela amp Rania A mon fr re Abdelaziz A leurs enfants Youcef amp Mohanad A toute mes familles ZELLAGUI LOUCIF amp NEZZAR A tous mes amis Hamza Raouf et Mouloud Ma belle femme pour leur soutien moral Sont oublier mes tr s ch res amis et coll ges du travail au Groupe SONELGAZ Filiale S D E Direction de la Distribution de Constantine Mohamed Remerciements Je remercie Allah le tout puissant le mis ricordieux de m avoir appris ce que J ignorais de
69. RUNICIC Automated Transmission Line Fault Analysis using Synchronized sampling at Two Ends IEEE Texas A amp M University pp 407 413 1995 30 M AICHOUNE amp N BOUZEGUI Localisation des D fauts sur les Lignes A riennes dans la Protection Num rique m moire d ing nieur d tat en lectrotechnique U S T H B octobre 2003 110 R f rences Bibliographiques 31 32 33 34 34 35 36 37 38 39 J G WEBSTER Fault Location Wiely Encyclopaedia of Electrical and Electronics Engineering copyright by John Wiley and Sons Inc page 276 285 1999 J F HAURER C J DEMEURE amp L L SCHARF Initial Resultats in Prony Analysis of Power System Response IEEE transactions on power systems Vol 5 No 1 February 1990 M ADJRAD Application du Filtrage de Kalman Etendu l Identification d un Chirp m moire de magister d partement lectronique Ecole National Polytechnique Alg rie 1999 D L WAIKAR S E LANGOVAN amp A C LIEW Fault Impedance Estimation Algorithm for Digital distance relaying IEEE Transactions on Power Delivery Departement of Electrical Engineering Singapore Polytechnic Singapore Vol 9 N 3 July 1994 H KUZYK C bles d Energie Recherche et Identification de D fauts Techniques de l Ing nieurs D 4541 2008 Soci t de Distribution de l Electricit et du Gaz de l Est S D E Consigne
70. SECOURS KEBIR SAADANE T S A ARM ES 2 LIAISON PONTS ET IMRIMERIE R SERVE 1 i A SECOURS CHAUSS E CASOREC RESERVE 2 COUPLAGE ARRIV E ARRIV E SUD III SUD IV Fig 10 Sch ma unifilaire du poste r partition 10 kV PLATANE 2 2 2 Caract ristiques de r seaux lectrique HTA 2 2 SECTION LONGUEUR LONGUEUR CHARGE DE oies Hu C BLE AERIEN SOUTERRAIN POINTE mm m m A Tab 6 Caract ristiques de r seau lectrique 119 Annexe Caract ristiques de r seau de distribution MT de Constantine 2 2 3 Courbe de charge 140 COMBATTANT UN ESS AUX ARM i FADILA SAADANE 120 CATALA Z I DIAR EL KEBIR ne 100 T J O e o 80 4 5 o F X 5 ns 3 D w 3 6 0 Pai 40 20 0 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Heures H Fig 11 Courbe de charge des d parts 10 KV aliment par poste r partition PLATANES 140 PONT ET CHAUSEE IMPR CASOREC 130 120 110 100 90 80 Courant lectrique A 70 60 50 40 6 Heures H Fig 12 Courbe de charge des d parts 10 KV aliment par l extension 120 Annexe Caract ristiques de r seau de distribution MT de Constantine 2 3 Poste R partition BR CHE 2 3 1 Sch mas
71. Sch ma unifrlaire des r glages protections propos au d part Mila 77 Fig V 4 Sch ma global de test protection maximum de courant homopolaire 77 Fig V 5 Vue avant de la caisse d injection Omicron 78 Fig V 6 Sch ma de test d un TC phase 79 He y Schema de test d un TC OR an EA 80 Fig V 8 Transformateur de courant phase 80 Fig V 9 Disjoncteur Fluarc FB 4 commande en plastron 82 Fig V 10 Conception d un Disjoncteur Fluarc FB 4 snssnsnnsusensesesessesersesseserrreese 83 Fig V 11 Conception d un p le mobile RS 84 Fig V 12 Conception d un p le fixe 84 Fig V 13 Sch ma de c blage du relais REF 543 sur un d part HTA 85 Fig V 14 Trois tensions simples dans la ligne 2 87 Fie V1 Troiscourants dans ESS gi anre EE Te EENES 88 Fig V 16 Les tensions sym triques direct inverse et homopolaire dans la ligne 89 Fig V 17 Les courants sym triques direct inverse et homopolaire dans la ligne 89 Pie Ve l6 L courant de T 2 2e da ne do de Oo eee Co aies 90 Fig V 19 Etat de position de disjoncteur HTA en fonction du temps
72. Source 1 Source 2 F Jeu de barre principale F HTA RENE Lu Lo F F F F F F Jeu de barre 1 Jeu de barre 2 Jeu de barre 3 Transformateur HTA BT BT BT BT Fig 1 17 b R seau HTA en boucle ferm e I 6 4 1 2 Fonctionnement Tous les appareils de coupure de la boucle sont des disjoncteurs En fonctionnement normal la boucle est ferm e Le syst me de protection permet d viter les coupures d alimentation lors d un d faut Cette solution est plus performante que le cas de la boucle ouverte car elle vite les coupures d alimentation Par contre elle est plus on reuse car elle n cessite des disjoncteurs dans chaque tableau et un syst me de protection plus labor Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT I 6 5 En double d rivation L 6 5 1 Architecture Source 1 Source 2 Jeu de barre principale O ou F HTA Tableau 1 sO T A Transformateur HTA BT mea O Fig I 18 R seau HTA en double d rivation Tableau 2 1 6 5 2 Fonctionnement Les tableaux 1 2 et 3 peuvent tre d pann s et tre aliment s par l une ou l autre des sources ind pendamment Cette structure est bien adapt e aux r seaux tendus avec des extensions futures limit es et n cessitant une tr s bonne disponibilit I 7 Architectures des postes HTA BT sup rieur 630 kVA I 7 1 G n ralit Ce type des postes HTA BT
73. Tension Soci t de Distribution en Electricit et du Gaz de l Est SDE Groupe SONELGAZ d cembre 2009 Groupe SONELGAZ Philosophie de R glage des Protections SDO Soci t de Distribution en Electricit et du Gaz de l Oust SDO Groupe SONELGAZ juillet 2008 C W SO amp K K LI Time Coordination Method for Power System Protection by Evolutionary Algorithm IEEE Trans on Industry Applications Vol 36 N 5 page 1235 1240 September october 2000 P LAGONOTTE Les Lignes et Les C bles Electriques Cours Universit de Poitiers France 2008 O CHILARD G DONNART amp D RENON EDF Patented Protection PDTR Against Resistive Phase to Ground Faults in Compensated MV CRIS 2004 France Grenoble october 2004 G F MOORE Electric Cables Handbook 3 1 Edition Blackwell Science 1997 25 J ENGSTROM Underground Cables in Transmission Networks Thesis in Department of Industrial Electrical Engineering and Automation Lund University 2007 26 W A THUE Electrical Power Cable Engineering Edition by Marcel Dekker 1999 27 28 29 H KUZYK C bles d nergie Th orie de P chom trie Techniques de l Ing nieurs D 4543 2008 A S AL FULAID M A EL SAYED A Recursive Least Saquares Digital Distance Relaying Algorithm IEEE Electrical and Computer Engineering Departement Kuwait University 1998 M KEZUNOVIC amp B PE
74. V aliment part poste CREPS 122 Annexe Caract ristiques de r seau de distribution MT de Constantine 2 4 3 Courbe de charge 135 SONADE SOMEDEX 130 125 120 i 115 110 105 Courant lectrique A 100 Heures H Fig 15 Courbe de charge des d parts 10 KV aliment par poste r partition CREPS 3 Caract ristiques des c bles moyenne tension 3 1 Caract ristiques des c bles 30 kV Caract ristiques dimensionnelles C ble 120 mm C ble 300 mm N CEI 60502 2 CEI 60502 2 Sn CEI 60332 1 CEI 60332 1 Fabricant PIRELLI PIRELLI 255 X 1x120 CU_ 255 X 1x300 CU Ame conductrice 2 ES 12 85 20 60 Epaisseur mm D Semi conducteur ne cc Tab 9 Caract ristiques dimensionnelles d un c ble 30 kV 123 Annexe Caract ristiques de r seau de distribution MT de Constantine Caract ristiques lectriques C ble 120 mm C ble 300 mm Tension nominale KV Tension maximale KV 0 4 2 2 R sistance en courant continu Pertes RME ee Courant capacitif mA km 09 129 n A Tab 10 Caract ristiques lectriques d un c ble 30 kV 3 1 Caract ristiques de c ble 10 kV Caract ristiques dimensionnelles C ble 185 mm C ble 400 mm Ame conductrice DL Semi conducteur Epaisseur mm 0 6 06 V V
75. a terre des neutres les courants primaire et secondaire du transformateur sont en phase Un couplage toile triangle aurait n cessit un couplage triangle l entr e des transformateurs de recalage TCA pour rattraper le d phasage entre les courants primaires et secondaires Le reste des r glages consiste d finir les rapports des TCA et TCA qui permettent d avoir l galit des courants 111 et 12 l entr e du relais quelque soit la charge transitant par le transformateur pour notre exemple la charge et de 400 A vue sous 220 KV C t 220 KV 1 1 en choisissant un rapport de transformation gal 1 pour le TCA nous aurons 11 1 C te 60 kV Le courant de charge cot 60 kV est U 220000 CH60KV cH 220kv A 400 1467A I 60000 Le courant de charge au secondaire des TC principaux est 55 Chapitre III Les diff rents types des protections lectriques I Tcnsokv _ 1467 s K 1200 l 1 22A Le but recherch est d avoir 11 122 1 A L quation simplifi e des forces magn tomotrices du TCA nous permet d crire n i 1 ARE TRT gt 0 82 Ma dE 122 n et ny sont respectivement les nombres de spires primaires et secondaires des TCA Avec des TCA de type SIEMENS par exemple on aura Pour TCA n n11 26 spires et pour TCA m 18 spires n22 22 spires La sensibilit de la protection est r gl e 1 30 1 Dans
76. an semi conducteur sur isolant Ecran m tallique en plomb cuivre ou aluminium _ Isolante Gaine de protection ext rieure Fig IV 1 Constitution d un c ble HTA tripolaire 24 65 Chapitre IV Techniques de recherche et identification des d fauts de c ble MT IV 2 3 Classification On peut les classer selon diff rents crit res IV 2 3 1 Par niveau de tension Hormis les cas particuliers des c bles huile ou gaz en HTB on note que tous les c bles isolement papier ou synth tique quels que soient leurs niveaux de tension b n ficieront des m mes m thodes de pr localisation et de localisation de d fauts 241 IV 2 3 2 Par type de r seau Arborescents en basse tension coupure d art re avec ou sans d rivation ou en double d rivation en HTA ou encore strictement sans d rivation en HTB la structure des r seaux va seulement conditionner le choix de certaines m thodes de pr localisation en raison du rapport efficacit s curit IV 2 3 3 Par structure de c ble Avant d en arriver aux c bles unipolaires isolation synth tique pos s aujourd hui nous avons connu diverses volutions en passant par les c bles tripolaires m tallis s les c bles tri plomb ceux ceinture etc La structure des c bles influence directement le nombre des mesures r aliser pour caract riser le type du d faut 25 IV 2 4 Mat riaux d isolation principale 25 IV 2 4 1
77. ant homopolaire Cette protection pour prot ge le d part contre les d fauts la terre Le courant r siduel qui caract rise le courant de d faut la terre est gale la somme vectorielle des 3 courants de phase Le courant r siduel est gal 3 fois le courant homopolaire 15 Ly 31 1 L L Il y a deux m thodes pour caract riser le courant r siduelle Par la mesure directe sur le TC tore Par le calcul partir de trois TC phase Le r glage est choisi de fa on rester insensible au courant capacitif circulant dans le neutre lors des d fauts proches sur les autres d parts du poste Il doit pouvoir d tecter le courant de court circuit minimal Sa temporisation est commune au seuil violent du courant de phase Elle est g n ralement tr s basse I lt lt ls Temps MT lt 1sec CU r glage Avec Ico c est le courant capacitif du d part La composante homopolaire de la tension et du courant d un syst me triphas a b et c se calcule gr ce la matrice de Fortescue 1 V 0 V V L EXT Ainsi d un syst me quilibr V 0 et 7 0 Le courant de neutre Z Z 1 1 dans un branchement toile d une charge est donc li au courant homopolaire par la relation Z 3 1 Le courant capacitif dans les lignes Fig IIT 15 et les c bles Fig IIT 16 moyenne tension est calculer suit ces formules 22 1 Pour les lignes a rien a Ligne monophas e b Lign
78. antes qui d finissent notre gamme de fusibles sont les suivantes Haut pouvoir de coupure Basses valeurs de Zt nterruption s re des courants critiques Baisse puissance dissip e U lisables pour l int rieur et l ext rieur Avec percuteur thermique Basses valeurs d intensit minimale de coupure Percuteur Poudre El ment Noyau Enveloppe Calottes de thermique d extin tion fusi ontact L A n ot non TET G s T E si U p L b k L ue Cr k HPKU UV UU ENG DL E L YUYUN YU SUN I Fig II 20 Coupe sch matique d un fusible HTA 45 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT IL 5 5 2 Caract ristiques Tension assign e Un C est la tension entre phases exprim e en KV la plus lev e du r seau sur laquelle pourra tre install le fusible Dans la gamme moyenne tension des tensions assign es pr f rentielles ont t fix es 3 6 7 2 12 17 5 24 et 36 kV 10 11 Courant assign In C est la valeur du courant que le fusible peut supporter en permanence sans chauffement anormal Courant minimal de coupure assign 13 C est la valeur minimale du courant qui provoque la fusion et la coupure du fusible Ces valeurs sont comprises entre 3 et 5 fois la valeur de In Remarque il ne suffit pas pour un fusible de fondre pour interrompre le passage du courant Pour des valeurs de courant inf rieures 13 le fusi
79. ap riodique tendant vers 0 de fa on exponentielle Z CC La valeur efficace du courant en r gime tablir est donc Zy F Si langle d enclenchement amp la composante ap riodique est nulle le r gime est dit sym trique Si langle d enclenchement amp la composante ap riodique est maximale le r gime est dit asym trique maximal c est la condition qui entra ne la plus grande valeur de cr te du EV2 R s m Of courant on a alors 7 sno P e Donc la valeur cr te maximale du courant CC CC 7 Ro est donc Poa iwe x l JR X R Remarque En g n ral le rapport est compris Entre 0 05 et 0 30 en HTA et entre 0 30 et 0 60 en BT La th orie de composant sym trique s applique tout aussi bien des vecteurs tournants tels que des tensions et des courants qu des vecteurs fixes tels que des imp dances ou des admittances m me si la th orie son d velopp pour des tensions elle a tout aussi peut tre d montr e pour des courants ou des imp dances doit on ne mentionnera que les quations int ressantes Les composantes sym triques permettent surtout d tudier le fonctionnement d un r seau polyphas de constitution sym trique lorsque l on branche en un de ses points un r cepteur d s quilibr Soit parce qu il s agit effectivement d une charge non quilibr e soit plus fr quemment lorsque se produit un d faut Cette m thode est celle
80. arre 10 KV Ordre de D clenchement Relais de Protection REF 542 Plus Disjoncteur 10 KV Isal Isbl Isc WinEve Syst me d analyse et d valuation des d fauts Caisse d Injection Secondaire COTEL HEXAN 610 A D part SONADE Fig V 23 Sch ma global de test protection maximum de courant phase 93 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais V 3 3 2 Equipements des essais A Caisse d injection secondaire COTEL 40 L HEXAN est un appareil de test des relais de protection des r seaux lectriques moyenne ou haute tension Fig V 24 Elle permet de mesurer les seuils de d clenchement et la temporisation associ e au relais ou au disyoncteur Elle se compose de deux parties L appareil d injection avec les amplificateurs et la commande PC ou MCM sur lequel va fonctionner le logiciel de pilotage A 1 Equipements Int gr L HEXAN est un appareil modulaire et peut recevoir diff rents types de carte gt G n rateurs de tension et de courant utilisables simultan ment est de 6 3 I et 3 U gt Quatre entr es chronom tres gt Une alimentation auxiliaire 24 48 et 127 VCC MODULE EXTERNE 230 Vac 50 60HzZ 130Vac 60VA 12 5A 40VA 12 5A 40VA 12 5A 40VA Vac 6V 13Vac 6VA 13 Alim Auxiliaire 30W max 1 O mre HEXAN 600A TYPE II 24Vdc 48Vdc 127Vdc Trois amplificateurs de courant Trois amplificateurs de ten
81. au suivant Avant le Pendant le court circuit court circuit ue ue Les tensions simples dans la ligne 45 826 0 0169 kV 45 826 0 0169 NE EN TETE Les courants danslaligue TET 70 120 0 0 PSE o oe La tension directe inverse et homopolaire dans la ligne kV RE EEA L di j Se A e o TRE 0 Lo Co NT MENT CNT MENT Tableau V 1 Calcul d un court circuit phase la terre suivant la norme CEI 60909 91 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais Le r sultat des essais est confirm par les calculs suivant la m thode de la CET V 3 Essais de relais de la protection maximum courant phase sur un d part HTA 10 KV Le but de cet essai est de voir le comportement d un r glage de courant phase contre un court circuit entre les trois phases isol sur d part MT 10 kV SONADE issus au poste r partition CREPS Nous avons cr un court circuit permanent entre les trois deux phases Fig V 20 Phase 3 Fig V 20 Court circuit triphas s sym triques isol V 3 1 Caract ristiques et architecture de d part SONADE 10 KV D part 10 kV SONADE issus au poste r partition 10 10 KV CREPS il est caract ris par 35 Tension compos e nominale U 10 KV Section S 185 mm Mat riaux Aluminium R sistance lin ique R 0 164 Q km R actance lin ique X 0 10 Q km Nombre Postes Distribution publique 26 et Abonn
82. ble fond mais peut ne pas couper le courant L arc reste maintenu jusqu ce qu une intervention ext rieure interrompe le courant Il est donc imp ratif d viter la sollicitation d un fusible dans la zone comprise entre In et I3 Courants critiques 12 courants donnant des conditions voisines de l nergie d arc maximale Cette intensit soumet le fusible une plus grande sollicitation thermique et m canique La valeur de 12 varie entre 20 et 100 fois la valeur de In selon la conception de l l ment fusible Si le fusible peut couper ce courant 1l peut aussi garantir la coupure de courant pour toutes les valeurs comprises entre I3 et I1 Courant maximal de coupure assign 11 C est le courant pr sum de d faut que le fusible peut interrompre Cette valeur est tr s lev e allant de 20 63 KA Remarque il est n cessaire de s assurer que le courant de court circuit du r seau est au plus gal au courant I1 du fusible utilis oins o6eld uoneslI hn p Fig IL21 Les zones de fonctionnement des fusibles HTA L 5 5 3 Courbes de fusion temps courant C est la courbe qui repr sente le temps virtuel de fusion ou pr arc Fig IL 22 en fonction de la valeur de la composante sym trique de l intensit pr vue Une soigneuse s lection de tous les 46 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT l ments qui composent les fusibles ainsi qu
83. br Fig V 16 a Mais pendant le court circuit les composantes inverse et homopolaire prennent naissance Fig V 16 b Les courbes suivantes illustrent l volution des courants sym triques Direct Inverse et Homopolaire I 1 kA 1 0 0 5 0 0 2 0 1 5 1 0 0 5 0 0 0 5 1 0 1 5 t sec 2 kA 0 5 0 0 2 0 1 5 1 0 0 5 0 0 0 5 1 0 1 5 t sec O kA 0 5 0 0 2 0 1 5 1 0 0 5 0 0 0 5 1 0 1 5 t sec 90 90 I1 2 I0 a Avant le court circuit b Pendant le court circuit Fig V 17 Les courants sym triques direct inverse et homopolaire dans la ligne 89 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais La Fig V 17 a repr sente le syst me quilibr des courants avant le court circuit on remarque que le courant directe I7 et homopolaire J sont nuls et une seule composante existe c est I7 La Fig V 17 b repr sente un syst me d s quilibr des courants on remarque que les courants l L et l Sont de m me valeur en module et en d phasage ce qui confirme la th orie des composantes sym triques La courbe suivante illustre l volution du courant de terre I_T KA DONNER 90 90 a Avant le court circuit b Apr s le court circuit Fig V 18 Le courant de terre La Fig V 18 repr sente l tat normal sa
84. c dans une succession de chambres puis quand le courant passe par z ro se d tend travers une buse sur la zone d arc Disjoncteurs grand volume d huile Dans les premiers appareils utilisant l huile l arc se d veloppait librement entre les contacts cr ant des bulles de gaz non confin es Afin d viter des amor ages entre phases ou entre bornes et masse ces bulles ne doivent en aucun cas atteindre la cuve ou se rejoindre Les appareils dimensionn s en cons quence atteignent des dimensions extr mement grandes En MT d autres techniques ont t pr f r es car la coupure dans l air pr sente plusieurs inconv nients e _ Encombrement de l appareillage dimensions plus grandes cause de l allongement de l arc e Pouvoir de coupure influenc par la pr sence des cloisons m talliques de la cellule contenant l appareil et par l humidit de l air e Co t et bruit Cette technique de coupure a t tr s employ e dans tous les domaines du transport et de la distribution de l nergie lectrique Progressivement elle est supplant e par les techniques de coupure dans le vide et dans le SF6 techniques qui ne pr sentent pas les inconv nients pr sent s dans les paragraphes pr c dents B Disjoncteur air comprim L air comprim est utilis Fig IL 18 pour assurer les fonctions suivantes Refroidissement et allongement de l arc entra nement des particules ionis e
85. caliser les d fauts apparents dans les r seaux lectriques On peut distinguer ces algorithmes suivant trois cat gories La premi re cat gorie Ces algorithmes sont les plus r pandus et sont bas s sur l utilisation des phaseurs en r gime permanent calcul s partir des donn es issues d une ou des deux extr mit s de la ligne La deuxi me cat gorie Ces algorithmes ont comme principe l utilisation des quations diff rentielles dans le mod le du r seau de transport La troisi me cat gorie Ces algorithmes utilisent le principe de propagation des ondes offrant des avantages consid rables surtout pour les longues lignes 30 IV 3 2 1 M thode num riques d estimation des phaseurs 31 Cette m thode tr s utilis e est bas e sur l estimation des phaseurs d tat en r gime permanent moyennant les donn es d une ou de deux extr mit s Les phaseurs sont estim s partir des valeurs chantillonn es des tensions et des courants issues des extr mit s de la ligne Il y a plusieurs m thodes pour calculer les param tres des phaseurs les plus importantes sont gt Analyse de Fourier C est une m thode tr s rapide qui est bas e sur le traitement de signal Pour un signal donn y t l estimation de la partie r elle et imaginaire de son phaseur Y pendant une p riode donn e 68 Chapitre IV Techniques de recherche et identification des d fauts de c ble MT gt M thode
86. ciel d analyse et d valuation des d fauts WinEve Les r seaux de distribution et les r seaux de transport haute tension constituent le pivot des centres de production et de distribution de l nergie lectrique Tout d faut dans un r seau de transport peut provoquer un d sastre conomique Acc der rapidement aux informations concernant le type et l loignement du d faut est capital pour pouvoir effectuer les r parations et la maintenance r duisant ainsi les cons quences financi res qu entra ne une interruption de la fourniture en nergie lectrique Le syst me d valuation et d analyse des d fauts WinEve permet de prendre sans tarder les mesures n cessaires afin de r duire les dommages dus l apparition d un d faut dans les r seaux de transport et de distribution de l nergie lectrique ou dans les centres de production de l nergie lectrique Le logiciel WinEve r duit les dur es d arr t sur les lignes de distribution et de transport et facilite le r tablissement rapide de l approvisionnement en nergie lectrique Lorsqu un fichier de perturbographie est rapatri d un perturbographe appareils d di s ou dispositifs de protection le syst me WinEve peut avoir t configur de fa on valuer et analyser automatiquement le fichier re u et imprimer les r sultats de l analyse sous forme d un rapport succinct WinEve offre les avantages suivants S l ne Soui e Analyse rapide des inciden
87. coupure dans l air 43 Fig II 19 Constitution d une ampoule de coupure dans le vide 44 Fig II 20 Coupe sch matique d un fusible HTA 2 45 Fig IL21 Les zones de fonctionnement des fusibles HTA 46 Fig II 22 Courbes de fusion et de limitation Merlin Gerin type Sol fuse 47 Table des Figures Fig II 1 Les zones de protection d un r seau lectrique 222 48 Fig II 2 Couplage des enroulements des transformateurs 49 Fig II 3 Transformateurs trois enroulements 50 Me M4 CH ma BOMO POSE S a EA ENEA cs es co 50 Fig II 5 Sch ma de protection diff rentielle haute imp dance 54 Fig I 6 Sch ma de protection diff rentielle pourcentage 2 54 Fig II 7 Courbe de d clenchement de la protection diff rentielle 55 Fig II 8 Exemple de calcul de relais de protection diff rentielle 55 Fig I 9 Relais Buchholz 2 2 2 ds acces tienne 57 Fie L10 Protection de masso CUV E aer Enes Ere EEE EE EEEE ES scan 58 Pe MWAL Placement de TOR a EEANN EERO Tni 58 Fig IIL 12 Diff rentes temp ratures au transformateur 39 Fig III 13
88. d 8 Indicateur de position ressort arm 9 Contact de signalisation ressort arm option 10 Indicateur de position disjoncteur Publication amp Communication Communication International CIGET 2009 First International Conference on Electrical Engineering Organis e par Universit de T bessa Facult des Sciences et Technologie D partement de G nie lectrique Date 25 et 26 Octobre 2009 Lieu Universit de T bessa Alg rie Titre Etude du Comportement d un R glage de Relais de Protection du Courant Homopolaire Temps Ind pendant au Ligne A rienne HTA par un Syst me des Composantes Sym trique Auteurs ZELLAGUI Mohamed BOUZID A ssa amp BELDJEZZAR Ahmed Pr sentation Orale 137 R sum s R sum Les r seaux de distribution lectriques est une partie essentielle pour l alimentation en nergie lectrique pour les diff rents consommateurs MT et BT sont consid r s comme des infrastructures hautement critiques pour le d veloppement industriel et conomique de pays mais 1l y a plusieurs anomalies chute de tension d s quilibre court circuit etc pour cela il faut installer un bon syst me lectrique pour la protection de ce r seau Les bonnes tudes des syst mes de protection au r seau de distribution lectrique moyenne tension 10 kV et 30 kV contre les courts circuits entre phases ou phase la terre assure la fois une bonne s curit des
89. d O o o l Longueur de la ligne ou c ble km R R sistance de la ligne ou c ble Dam O l E sr R actnce directe inverse et homopolaire H a Re R sistance de d faut S Section de la ligne ou c ble ___ mm Tension compos nominale v C E Tenu Courant de court circuit minimum A Tenes Courant de court circuit maximum A a E Q Puissance r active Va Un D I Composantes sym triques de courant A Ue Tension de court circuit d un transformateur Bo Fr quence nominae me n e ege E de Courant de r glage phase A onp Courant de r glage homopolire A n ie M R _ Raie se JL Premi re lent see 2L Deuxi me lent see CE Late 1X Z lt lt gt gt gt Ha i He v SE Abr viation Symbole Graphiques Symbole Graphiques EEP Ligne ou c ble triphas Arriv e HTA D part HTA ou BT Interrupteur fusible Transformateur de puissance Fusible Transformateur de courant Transformateur de tension potentiel Introduction G n rale Introduction G n rale Les investissements humains et mat riels affect s aux r seaux lectriques sont normes Pour cela le r seau lectrique doit r pondre trois exigences essentiels stabilit conomie et surtout continuit du service Les lignes et les c bles de distribution d nergie lectrique moyenne tension HTA constituent une partie essentielle d un r
90. d termin e dans la protection et la stabilit 1 de la protection est obtenue par une retenue relative la mesure du courant traversant I 2 LS Fig I 6 Sch ma de protection diff rentielle pourcentage C R glage de relais de protection D une fa on g n rale plusieurs param tres sont l origine de l existence d un courant diff rentiel circulant dans le relais en r gime de fonctionnement vide ou en charge d un transformateur e Les rapports de transformation e Le couplage des enroulements e Le courant vide e Les erreurs des transformateurs de courant Avec tous ces param tres 1l est impossible d obtenir un courant diff rentiel nul c est la raison pour laquelle on adopte des protections diff rentielles pourcentage sur les transformateurs Le courant diff rentiel limite de fonctionnement peut tre r gl entre 20 et 50 du courant nominal de la protection Fig IIL 7 54 Chapitre III Les diff rents types des protections lectriques Courant Diff rentiel Ip Is Zone de d clenchement Zone non d clenchement Pente K Courant traversant Ip Fig II 7 Courbe de d clenchement de la protection diff rentielle D Exemple de r glage 400 A TC 400 1 A TC 1200 1 A 220 60 kV 120 MVA Fig I 8 Exemple de calcul de relais de protection diff rentielle Par suite du couplage toile toile avec mise l
91. dans toute position ce qui a t prouv par les preuves sismiques Le transformateur de courant est con u de telle sorte qu il joue le r le de support pour le conducteur servant de circuit primaire Les caract ristiques des TC phase sont Marque ABB Type TPU Tension de service 12 KV Calibre et couplage 200 400 1 A Classe de pr cision 10P10 Puissance de pr cision 10 VA Pl Ki Pe Li T IS IS 251 252 CIK ili cak cal Fig V 26 Transformateur de courant phase C Disjoncteur MT 10 kV ABB HD 4 Les disjoncteurs de moyenne tension de type HD 4 Fig V 27 emploient du gaz hexafluorure de soufre SF6 pour l extinction de l arc lectrique et comme moyen d isolement La coupure dans le gaz SF6 s effectue sans d chirure de l arc et sans cr er de surtensions 41 Ces caract ristiques garantissent au disjoncteur une vie lectrique plus lev e et linstallation des contraintes dynamiques di lectrique et thermiques limit es 1 Plaque signal tique 2 Cl de condamnation disjoncteur ouvert 3 Indicateur tat du ressort de fermeture band d band 4 Axe de bandage manuel de fermeture 5 Poign es d extraction 6 Axe d embrochage d brochage 7 Indicateur de position ouvert ferm 8 Bouton poussoir fermeture 9 Bouton poussoir d ouverture 10 Compteur de man uvre 11 Prise mobile des auxiliaires 5 Fig V 2
92. de Prony Cette m thode estime le signal de d faut par une somme de fonctions l mentaires caract ris es chacune par quatre param tres dits param tres de Prony La m thode utilis e pour la d termination des param tres est d taill e dans la r f rence 32 Cette m thode est tr s employ e dans le domaine des protections num riques puisque elle assure l estimation des phaseurs avec une grande pr cision gt M thode de moindres carr s C est une m thode qui est tr s utilis e dans le domaine de la protection lectrique pour sa pr cision de calcul gt M thode du filtre de Kalman Le filtre de Kalman est un ensemble d quations math matiques qui donnent une solution r cursive de la m thode des moindres carr es Il diff re des autres algorithmes de filtrage utilis s dans l estimation des phaseurs du fait que ses coefficients de gain sont en fonction du temps 33 Malgr que cette technique offre plusieurs avantages dans la rapidit et la pr cision de calcul elle a plusieurs inconv nients comme la difficult d identifier les composantes ap riodiques A Algorithmes de localisation bas s sur les donn es d une extr mit Consid rant le mod le de la ligne en d faut sch matis dans la figure IV 3 E 1 x Z x VEs Fig IV 3 Sch ma quivalent d une ligne en d faut AVEC S Ret F d signent respectivement la source le r cepteur et le d faut de la lign
93. del de la zone surveill e F IccAmin IccBmax Condition Condition ISA lt ICCAmMIN ISA gt IccBmax Fig IL 1 Fonctionnement d une s lectivit amp rem trique Ainsi r gl e chaque protection ne fonctionne que pour les court circuits situ s imm diatement en aval de sa position l int rieur de la zone surveill e elle est insensible aux court circuits apparaissant au del 26 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT IL 4 2 2 S lectivit chronom trique S lectivit dans laquelle les protections sollicit es sont organis es pour fonctionner de mani re d cal e dans le temps La protection la plus proche de la source a la temporisation la plus longue Ainsi sur le sch ma Fig II 2 le court circuit repr sent est vu par toutes les protections en B C et D La protection temporis e D ferme ses contacts plus rapidement que celle install e en C elle m me plus rapide que celle install e en B Apr s l ouverture du disyoncteur D et la disparition du courant de court circuit les protections B C qui ne sont plus sollicit es revient leur position de veille La diff rence des temps de fonctionnement AT entre deux protections successives est l intervalle de s lectivit 2 se J B A 0 8 sec J B B sec an J B C Tp 0 4 sec Fig II 2 Principe de la s lectivit chronom trique II 4 3 Sensibilit La p
94. des composantes sym triques qui est applicable aux tensions courants puissances etc Les composants sym triques comportent trois syst mes de vecteurs quilibr s ind pendants l une de l autre au point de vue amplitude et angle de phase Un syst me triphas d s quilibr quelconque peut tre d compos en composants sym triques appelles syst me Direct V1 Inverse V2 Homopolaire Vo Va Va Va VD VCo Vbo Va Vo Vb Composante directe Composante inverse Composante homopolaire Figurel Syst me d s quilibr des trois phases obtenu en trois syst mes quilibr 129 Annexe C Calcul les courants des court circuits 3 Calcule le courant de court circuit Types de Les courants lectriques Les tensions lectrique Triphas s sym triques isol 2 2 Biphas s isol s Ph2 Ph3 Biphas s la terre E Z a 1 Z a Ph2 Ph3 T a p y Monophas s Ph 3 EZ d Q EZ d EZ a d EZ a la terre Z 0 KZ K 32 Types de D fauts Triphas s sym triques isol Biphas s isol s Ph2 Ph3 Biphas s la terre E Z Z E Z Z Ph2 Ph3 T a B y amp p y Monophas s Ph 3 la E Z 2Z terre Z 0 K Monophas s Ph 3 la 3E Z Z 3Z 2Z 3 E Z Z terre Z 0 K 3Z K 3Z Tableau 2 Les courants et les tensions sym trique en fonction de type de court circuit Avec K Z Z Z amp Z Z B Z Z et y Z Z 130 Annexe
95. e Vs Vret Vr sont les tensions de la source du r cepteur et du d faut de la ligne Is retIr Sont les courants de la source du r cepteur et du d faut de la ligne x est la distance de d faut Z est l imp dance de la ligne Z ES ZER sont les imp dances quivalentes de Th venin Ves VER sont les tensions quivalentes de Th venin Parmi les algorithmes bas s sur une seule extr mit la technique d velopp e dans la r f rence 31 par Takagi et al supposent que les imp dances et les r sistances mutuelles entre les phases sont n gligeables et l imp dance de d faut est une r sistance gale Rr La distance de d faut x est donn e par l quation suivante 69 Chapitre IV Techniques de recherche et identification des d fauts de c ble MT Im V I x ne VI 1 Im V Z I est le conjugu de courant de d faut superpos donn dans 21 D autres algorithmes de localisation de d fauts sont bas s sur les donn es d une extr mit utilisant comme principe les composantes sym triques comme l algorithme pr sent dans la r f rence 21 L avantage principal de l application des composantes sym triques est dans le d couplage de notre syst me qui permet d obtenir trois quations d coupl es et de d duire la valeur de x Il y a un autre algorithme bas aussi sur les composantes sym triques et qui d finit la distance x par la relation suivante E GV ENV a SV X l re VI
96. e du courant secondaire erreur angulaire du TC Le rapport avec le pourcentage d erreur La polarit des bornes du TC La charge connect e en VA et le facteur de puissance cos Dur e du test 8 sec y compris la cr ation automatique de rapport Sortie jusqu 800 2000 A AC Entr e jusqu 10 A AC 3 V ou 300 V avec sonde f CTRog owskj Ins rer AC 800A Aula Carte ooa vs Goom supprim A Carte F nom SO Hz 40 04 f 50 00 Hz Renom z Carte 239 94 A Pe Effacer 303 6 mi C Saisie man F sult Es sn Enregistr 240 0 242 94 fi 23 Re 2 Far d f Echou Config Fig V 6 Sch ma de test d un TC phase A 2 Test Rapport TC tore rapport TC faible puissance Mesure du rapport de TC tore figure V 12 suivant le principe de la bobine Rogowski tension induite proportionnelle la d riv e dans le temps du courant traversant le conducteur Une fois saisi 79 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais le courant primaire la tension secondaire et le courant de test et apr s avoir appuy sur le bouton de d marrage le module de test effectue les op rations suivantes 36 Mesure d amplitude du courant inject Mesure de l angle de phase et de la tension de sortie de la bobine de Rogowski Calcul du rapport r el Calcul de l cart par rapport au rapport nominal
97. e grands courants du type de ceux utilis s dans la transmission d nergie lectrique la soudure ou les applications hautes puissances puls es Un enroulement de Rogowski correctement form avec des spires quidistantes est en grande parti immuniser contre les interf rences lectromagn tiques Fig II 6 Transformateur de courant type tore II 5 1 4 Mod lisation 9 Un transformateur de courant est constitu d un circuit primaire et d un circuit secondaire coupl s par un circuit magn tique et d un enrobage isolant en poxy silice dans le cas des transformateurs Merlin Gerin et Siemens par exemple Fig II 7 L appareil est de type e _Bobin lorsque le primaire et le secondaire comportent un bobinage enroul sur le circuit magn tique e Traversant primaire constitu par un conducteur non isol de l installation e Tore primaire constitu par un c ble isol Importance du choix des TC La pr cision de fonctionnement des appareils de mesure ou de protection d pend directement de la pr cision du TC Principe de fonctionnement Un TC d bite souvent sur une charge plut t r sistive Rc sa filerie et peut tre repr sent par le sch ma quivalent ci dessous 30 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT Fig II 8 Diagramme de Fresnel repr sent le TC Avec Ip courant primaire Is courant secondaire pour un TC parfait Is co
98. e la source d alimentation le jeu de barres est hors service jusqu l op ration de r paration Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT L 5 2 Un jeu de barres sans couplage avec deux sources 1 5 2 1 Architecture Source 1 Source 2 F F ou O Jeu de barres HTA aa D parts HTA Fig 7 Architecture d un jeu de barres sans couplage avec deux sources I 5 2 2 Fonctionnement Les deux sources peuvent fonctionner en parall le ou l une en secours de l autre En cas de d faut sur le jeu de barres ou maintenance de celui ci les d parts ne sont plus aliment s L 5 3 deux jeux de barres avec couplage et deux sources I 5 3 1 Architecture Source 1 Source 2 F F Fou O Jeu de barres HTA aa D parts HTA Fig I 8 Architecture de deux jeux de barres avec couplage et deux sources 1 5 3 2 Fonctionnement Le disjoncteur de couplage peut tre maintenu ferm ou ouvert S il est ouvert chaque source alimente un jeu de barres En cas de perte d une source le disjoncteur de couplage est ferm et l autre source alimente les deux jeux de barres 10 Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT En cas de d faut sur un jeu de barres ou maintenance de celui ci une partie seulement des d parts n est plus aliment e 1 5 4 Un jeu de barres sans couplage et trois sources I 5 4 1 Architecture So
99. e terme transformateur de potentiel TP Il s agit donc d un appareil utilis pour la mesure de fortes tensions lectriques Il sert faire l adaptation entre la tension lev e d un r seau lectrique HTA ou HTB jusqu quelques centaines de kilovolts et l appareil de mesure voltm tre ou wattm tre par exemple ou le relais de protection qui eux sont pr vus pour mesurer des tensions de l ordre de la centaine de volts La caract ristique la plus importante d un transformateur de tension est donc son rapport de transformation par exemple 400 000 V 100 V II 5 2 2 Fonction La fonction d un transformateur de tension est de fournir son secondaire une tension image de celle qui lui est appliqu e au primaire L utilisation concerne autant la mesure que la protection Les transformateurs de tension TT ou TP sont constitu s de deux enroulements primaire et secondaire coupl s par un circuit magn tique les raccordements peuvent se faire entre phases ou entre phase et terre Fig IL 12 Avec m rapport de transformation de TT 1 gI 5 2 Fig II 12 Transformateur de tension avec double secondaire IL 5 2 3 Les diff rentes technologies industrielles 7 Trois technologies existent pour le transformateur de tension II 5 2 2 1 Transformateur de tension inductif Il s agit en fait d un transformateur assez classique mais pr vu pour ne d livrer qu une tr s faible puissance au secondaire C est u
100. e triphas e Fig IIL 15 La capacit des ligne lectriques moyenne tension 61 Chapitre III Les diff rents types des protections lectriques TE Pour la ligne monophas e C Pour la ligne triphas e C Jys Ecran Ceinture c C ble deux conducteurs d C ble trois conducteurs Fig IIL 16 La capacit des c bles lectriques moyenne tension Pour les c bles monopolaire et tripolaire champ radial C en uF km 18n 2 d Pour le c ble deux conducteurs C ns en uF km s Pour le c ble trois conducteurs C lt en uF km 3 a R z a me r R a 62 Chapitre III Les diff rents types des protections lectriques IIL S 3 Protection de terre r sistant Cette protection est destin e prot ger les lignes moyenne contre les court circuit la terre avec r sistance tr s r sistant d ordre 11 kQ en 10 kV et 35 kQ en 30 KV c est une protection centralis e et non s lective 23 5 A Temps 5sec I r glage IIL S 4 Automate de r enclencheur Le plupart des d fauts dans les r seaux de distribution MT a rien sont du type d faut fugitif afin de limiter la dur e de la coupure d lectrique des clients au minimum les diff rents automates de reprise de service r enclencher sont install s sur les d parts Sur les d parts a riens du r seau de distribution MT i
101. elais de protection num rique de courant homopolaire REF 543 de marque ABB 35 Pour ce test du relais homopolaire nous avons pr f r le diagramme d affichage sous forme d image de pointeur afin de bien visualiser le d phasage entre les composantes et ce pour d tecter la nature et le type de court circuit Nous avons cr un court circuit permanent entre la phase 1 et la terre sans r sistance de d faut Fig V 1 Phase 3 5 Ds Phase 2 ase gt 15 Phase 1 Ir Ba D faut Terre Fig V 1 Court circuit phase la terre sans r sistance V 2 1 Caract ristiques et architecture de d part MILA 30 kV 35 D part 30 kV Mila issus au poste 60 30 10 kV Mansourah il est caract ris par Tension compos e nominale U 30 KV Section S 93 3 mm Mat riaux Almelec R sistance lin ique R 0 357 Q km R actance lin ique X 0 35 Q km Nombre Postes MT BT Distribution publique 29 amp Abonn s 18 Courant maximal l tat sain I 70 A Courant maximal l tat secours Isec 102 A Longueur souterraine l tat sain Ls 6 761 km Longueur a rienne l tat sain La 45 116 km Longueur souterraine l tat secours Ls_sec 7 10 km Longueur a rienne l tat secours La_sec 72 711 km Puissance install e 5740 KVA Puissance demand e 1650 kVA 76 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais V 2 2
102. eminer par grand flux vers les zones de consommation fonction transport De permettre une exploitation conomique et s re des moyens de production en assurant une compensation des diff rents al as fonction interconnexion a tension est 150 kV 220 KV et derni rement 420 kV Neutre directement mis la terre R seau maill I 2 2 R seaux de r partition Les r seaux de r partition ou r seaux Haute Tension ont pour r le de r partir au niveau r gional l nergie issue du r seau de transport Leur tension est sup rieure 63 kV selon les r gions Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT Ces r seaux sont en grande part constitu s de lignes a riennes dont chacune peut transiter plus de 60 MVA sur des distances de quelques dizaines de kilom tres Leur structure est soit en boucle ferm e soit le plus souvent en boucle ouverte mais peut aussi se terminer en antenne au niveau de certains postes de transformation 3 En zone urbaine dense ces r seaux peuvent tre souterrains sur des longueurs n exc dant pas quelques kilom tres Ces r seaux alimentent d une part les r seaux de distribution travers des postes de transformation HT MT et d autre part les utilisateurs industriels dont la taille sup rieure 60 MVA n cessite un raccordement cette tension La tension est 90 kV ou 63 kV Neutre la terre par r actance ou transformateur de point neut
103. emporisations qui actionnent des relais de sortie d clencheurs Ces dispositifs n cessitent en g n ral une source d alimentation auxiliaire continue e Ils procurent une bonne pr cision et permettent la d tection des faibles courants de court Circuit e Chaque unit op re comme une fonction unitaire et plusieurs fonctions sont n cessaires pour r aliser une fonction de protection compl te Les inconv nients de ces dispositifs demeurent e Le risque d tre hors d tat de fonctionner entre deux p riodes de tests e La grande puissance consomm e en veille e La faible s curit de fonctionnement pas de fonction d autocontr le C Les Relais num riques La technologie num rique a fait son apparition au d but des ann es 1980 Avec le d veloppement des microprocesseurs et des m moires les puces num riques ont t int gr es aux quipements de protection Les protections num riques sont bas es sur le principe de la transformation de variables lectriques du r seau fournies par des transformateurs de mesure en signaux num riques de faible voltage L utilisation de techniques num riques de traitement du signal permet de d composer le signal en vecteurs ce qui autorise un traitement de donn es via des algorithmes de protection en fonction de la protection d sir e En outre ils sont quip s d un cran d affichage cristaux liquides sur la face avant pour le fonctionnement local Ces disposit
104. ent les extr mit s des lignes de transport ou de distribution de l appare llage lectrique des b timents et ventuellement des transformateurs Un poste lectrique est donc un l ment du r seau lectrique servant la fois la transmission et la distribution d lectricit Il permet d lever la tension lectrique pour sa transmission puis de la redescendre en vue de sa consommation par les utilisateurs particuliers ou industriels Les postes lectriques se trouvent donc aux extr mit s des lignes de transmission ou de distribution On parle g n ralement de sous station Il existe plusieurs types de postes lectriques 1 2 a Postes de sortie de centrale le but de ces postes est de raccorder une centrale de production de l nergie au r seau a Postes d interconnexion le but est d interconnecter plusieurs lignes lectriques HTB Postes l vateurs le but est de monter le niveau de tension l aide d un transformateur a Postes de distribution le but est d abaisser le niveau de tension pour distribuer l nergie lectrique aux clients r sidentiels ou industriels D I 2 Diff rents types de r seaux lectriques Les r seaux lectriques sont partag s en trois types I 2 1 R seaux de transport et d interconnexion 3 4 Les r seaux de transport et d interconnexion ont principalement pour mission De collecter l lectricit produite par les centrales importantes et de l ach
105. es appareils de comptage et mesure l autre est utilis pour l alimentation des circuits de protection et a une puissance de 10 VA en classe se pr cision gale 1 Son circuit magn tique ne doit pas y avoir de saturation avant au moins 15 fois le courant nominal RESEAU F di 54 s Fig IL 10 TC avec double enroulements secondaires comptage et protection B Double enroulements primaires Il est obtenu par couplage s rie ou parall le des enroulements primaires Fig IL 11 Fig II 11 Couplage d un TC avec double enroulements primaires IL 5 1 7 Pr cautions importantes Ne jamais laisser ouvert le secondaire d un transformateur de courant lorsque le primaire est aliment Des tensions lev es peuvent appara tre aux bornes du circuit secondaire elles peuvent tre dangereuses pour l homme et entra ner la destruction du transformateur de courant 34 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT II 5 2 Transformateur de tension II 5 2 1 D finition Selon la d finition donn e par la commission lectrotechnique internationale C E I un transformateur de tension ou potentiel est un transformateur de mesure dans lequel la tension secondaire est dans les conditions normales d emploi pratiquement proportionnelle la tension primaire et d phas e par rapport celle c1 d un angle voisin de z ro pour un sens appropri des connexions On utilise aussi l
106. es de couplage des sources et d parts en DUPLEX I 5 6 2 Fonctionnement Le disjoncteur de couplage est maintenu ouvert en fonctionnement normal Chaque source peut alimenter l un ou l autre des jeux de barres par ses deux cellules disjoncteur d brochable Par souci d conomie il n y a qu un seul disjoncteur pour les 2 cellules d brochable qui sont install es t te b che On peut ainsi facilement d placer le disjoncteur d une cellule l autre Ainsi si l on veut que la source 1 alimente le jeu de barres JB2 on d place le disjoncteur dans l autre cellule associ e la source 1 Le m me principe est mis en place pour les d parts Ainsi chaque d part sont associ es deux cellules d brochables et un seul disjoncteur Chaque d part peut tre aliment par l un ou l autre des F2 Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT jeux de barres suivant l emplacement du disjoncteur Par exemple la source 1 alimente le jeu de barres JB1 et les d parts D pl et D p2 La source 2 alimente le jeu de barres JB2 et les d parts D p3 et D p4 En cas de perte d une source le disjoncteur de couplage est ferm l autre source assure la totalit de l alimentation En cas de d faut sur un jeu de barres ou maintenance de celui ci le disjoncteur de couplage est ouvert et chaque disyoncteur est plac sur le jeu de barres en service afin que tous les d parts soient aliment s L incon
107. euil Iph gt gt Son r glage tient compte du courant de surcharge maximal d fini par le courant admissible des conducteurs ou par le courant de surcharge maximal des transformateurs de courant de la ligne et du courant de d faut minimal en bout de la ligne d faut biphas Le temps d action de cette protection ne d passe en aucun cas 1 seconde re Temps MT lt Isec A La protection temps ind pendant la temporisation est constante elle est ind pendante de la valeur du courant mesur le seuil de r glage sont g n ralement r glables par l utiisateur 21 Fig IL 13 t sec Non Fonctionnement fonctionnement temporis t r glage 0 I r glage I A Fig II 13 Protection maximum de courant temps Ind pendant B La protection temps d pendant la temporisation d pend du rapport entre le courant mesur et le seuil de fonctionnement Plus le courant est lev et plus la temporisation est faible Fig IIT 14 Elle d finissent plusieurs types temps inverse tr s inverse et extr mement inverse 21 Pour une temporisation r gl e 1 seconde le courant de d clenchement est 10xI t sec t r glage 77777777 Non Fonctionnement fonctionnement temporis 0 I r glage 10 x r glage I A Fig II 14 Protection maximum de courant temps d pendant 60 Chapitre III Les diff rents types des protections lectriques IIL 5 2 Protection de maximum de cour
108. formateur HT A BT Vu y CO C ble HT A Fig 1 20 Poste abonn aliment en coupure d art re 1 7 3 Alimentation en double d rivation La distribution en double d rivation figure 21 permet dans les zones de forte densit de maintenir un haut niveau de disponibilit de l nergie lectrique Les postes de livraison sont connect s au r seau par leur c ble travail et sont permut s soit automatiquement en cas de d faut soit par t l commande en cas de travaux 6 21 Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT Domaines d utilisation Distributions souterraines en zone urbaine R seaux HT d activit s tertiaires Poste abo nn N 1 Poste abonn N 2 Mbps ssh miosbep 5 E Transformateur HTA BT Transformateur HT A BT C ble HT A Fig 1 21 Poste abonn aliment en double d rivation Domaines d utilisation Distributions a riennes rurales Postes sur poteau R seaux des villes forte densit ou en extension Distribution a rienne industrielle I 8 Conclusion Dans ce chapitre on a num r les diff rentes architecteurs du r seau de distribution moyenne tension et postes HTA 30 et 10 KV Ces architectures sont tr s importantes et tr s sensibles ce qui n cessite une protection contre les diff rents types d anomalies telles que les court circuits les surtensions les
109. hme pr sent dans la r f rence 31 utilisant les donn es non synchronis es des deux extr mit s de la ligne et leur sch ma quivalent inverse L application de la loi de Kirchhoff sur les tensions inverses permet de calculer la valeur de x e L algorithme pr sent dans la r f rence 30 aussi les donn es non synchronis es des deux extr mit s de la ligne La valeur de x est donn e par la relation suivante an Re V sin Im V cos Im V C VL 7 C sin C sin C Les valeurs des coefficients C1 C2et C4 sont donn es dans la r f rence 30 Pour la deuxi me cat gorie plusieurs algorithmes propos s sont bas s sur l utilisation des chantillons synchronis s par GPS Global Positionning system of Satellite et sur les param tres distribu s de la ligne o est n glig l effet de la capacit shunt et de la conductance La ligne est consid r e homog ne pour simplifier le mod le utilis Soit le sch ma suivant qui repr sente un d faut sur une ligne triphas e LD D Fig IV 4 Sch ma quivalent d une ligne triphas e en d faut IV 3 2 2 M thode de propagation des ondes chom trie 34 Cette m thode ne n cessite pas la r solution des quations aux d riv es partielles Dans cette approche la r sistance r et la conductance g sont n glig es puisqu on consid re la propagation d ondes le long d une ligne sans pertes Une telle simpl
110. iaires Ils sont r alis s par le constructeur en usine pour chaque appareil Les essais de routine sont Le fonctionnement m canique La mesure des dur es de man uvre des auxiliaires La chute de tension maximale du circuit principal Le contr le d tanch it Le temps de fermeture en cycle rapide Les essais di lectriques la fr quence industrielle La v rification de la cha ne de d clenchement pour les disjoncteurs protection int gr e IL 5 4 4 Caract ristiques lectrique suivant la norme CEI 56 87 Tension assign e La tension assign e est la valeur efficace maximale de la tension que le mat riel peut supporter en service normal Elle est toujours sup rieure la tension de service Niveau d isolement assign Le niveau d isolement fixe la tenue di lectrique des mat riels de man uvre et l onde de choc de foudre Il est caract ris par deux valeurs e La tenue l onde de choc 1 2 50 us e La tenue la fr quence industrielle pendant une minute 41 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT Courant assign en service continu Un disjoncteur tant toujours ferm le courant de charge doit circuler sans emballement thermique Courant de courte dur e admissible C est la valeur efficace du courant de court circuit admissible en KA sur un r seau pendant 1 ou 3 secondes et calcul e selon la formule suivant I cc V
111. ification est appropri e pour les longues lignes moyenne et haute tension En utilisant les ondes incidentes Sr et les ondes r fl chies Sg des ondes lectromagn tiques les expressions de la tension et de courant sont donnes par V x t Se t Xx S t Xx VI S i x t zz lS t Xx S t Xx VI 9 71 Chapitre IV Techniques de recherche et identification des d fauts de c ble MT O 2 De est l imp dance caract ristique de la ligne x et 7 L C D apr s les conditions aux limites l extr mit source de la ligne V 0 t V s t et i 0 t is On trouve k V t Z i t e S V t Z i t Pour la localisation du d faut seules les composantes transitoires des ondes sont utilis es Les ondes mobiles apparaissent dans la ligne de transport apr s chaque changement brusque des tensions et courants Lors de la survenance d un d faut la tension au point de d faut chute et produit deux ondes se propageant en arri re vers la source et en avant vers le r cepteur l endroit du d faut avec la m me vitesse Ces ondes en se propageant ne changent pas leurs formes jusqu ce qu elles atteignent une discontinuit dans la ligne les discontinuit s sont dans les deux extr mit s source et r cepteur et l endroit du d faut La distance de d faut x et la vitesse de propagation sont li es par la relation At 217 x VI 11 Le calcul du tem
112. ifs n cessitant une source auxiliaire offrent un excellent niveau de pr cision et un haut niveau de sensibilit Ils procurent de nouvelles possibilit s comme e Int gration de plusieurs fonctions pour r aliser une fonction de protection compl te dans une m me unit e Le traitement et le stockage de donn es e L enregistrement des perturbations du r seau perturbographe e Le diagnostic des dispositifs connect s disyoncteurs etc 39 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT Ces mod les int grent des possibilit s d autotest et d autocontr le qui augmentent leur continuit de fonctionnement tout en r duisant la dur e et la fr quence des op rations de maintenance En plus des fonctions de protection ces quipements disposent galement de fonctions compl mentaires facilitant leur fonctionnement Les liaisons s ries permettent de les param trer depuis un micro ordinateur et de les connecter un syst me de contr le commande au niveau local et central Ils permettent aussi de b n ficier des r centes d couvertes dans le domaine de l intelligence artificielle comme les r seaux neuronaux et la logique floue IL 5 4 Disjoncteur moyenne tension II 5 4 1 D finition et r le Selon la d finition de la Commission lectrotechnique internationale C E T un disjoncteur HTA est destin tablir supporter et interrompre des courants sous sa tension assign e la
113. ion taient de type analogique et effectuaient g n ralement une seule fonction Actuellement la technologie num rique est la plus employ e Elle permet de concevoir des fonctions de plus en plus volu es et un m me appareil r alise g n ralement plusieurs fonctions C est pourquoi on parle plut t d appareils multifonctions 7 II 3 Les court circuits IL 3 1 Origines Les diff rents composants des r seaux sont con us construits et entretenus de fa on r aliser le meilleur compromis entre co t et risque de d faillance Ce risque n est donc pas nul et des incidents ou d fauts viennent perturber le fonctionnement des installations lectriques 7 Les lignes a riennes sont soumises aux perturbations atmosph riques foudre temp tes etc les r gions montagneuses par exemple sont beaucoup plus expos es que d autre la foudre Les c bles souterrains Sont expos s aux agressions ext rieures d engins m caniques de terrassement par exemple qui entra nent syst matiquement des court circuits permanents Les mat riels de r seaux et des postes lectriques comportent des isolants solides liquides ou gaz constitu s d assemblages plus ou moins complexes plac s entre parties sous tension et masse Les isolants subissent des d gradations conduisant des d fauts d isolements IL 3 2 Caract ristiques Les courts circuits sont caract ris s par leur forme leur dur e et l inte
114. ipes de ces m thodes ont t d couverts par le Docteur Phil GALE au milieu des ann es 1970 Elles sont fond es sur le principe suivant figure IV 9 un courant ii circule dans un conducteur et l on place proximit de celui ci une inductance L ferm e sur une r sistance R on mesure aux bornes de R une quantit proportionnelle di dt De plus vis vis des ph nom nes transitoires L joue le r le d une antenne qui capte principalement la fr quence dont le quart d onde correspond la longueur du c ble 4 4 D On peut donc avoir un chogramme s lectif Lorsqu une onde de choc est appliqu e entre l me et l cran du c ble le courant circule comme indiqu sur la figure IV 9 G n rateur de chocs Appareil de mesure oscilloscope p fli Fig IV 9 Montage d un chom trie en impulsion de courant D une mani re g n rale les coefficients de r flexion des ondes de courant sont de signe oppos aux coefficients de r flexion des ondes de tension Le capteur trop sensible aux influences externes a t am lior Henri HUBIN par l utilisation d un coupleur lin aire torique Par lin aire on entend que ce coupleur doit tre exempts de tout mat riau magn tique l hyst r sis et la saturation seraient en effet ennemies d une mesure fable et surtout reproductible On notera aussi que le coupleur torique est sensible la polarisation de l impulsion qui l exci
115. itecture Source 1 Source 2 F F Couplage Coupl ouplage O O D parts HTA Fig 1 13 Architectures des deux doubles jeux de barres coupl s entre eux I 5 8 2 Fonctionnement Il est presque identique au sch ma pr c dent 2 jeux de barres 2 attaches par d part 2 sources d alimentation La d composition du double jeu de barres en 2 tableaux avec couplage par D1 et D2 permet une plus grande souplesse d exploitation Chaque jeu de barres alimente un nombre de d parts moins important en fonctionnement normal 14 Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT I 6 Architectures des r seaux HTA 6 Nous allons identifier les principales structures de r seaux HTA permettant d alimenter les tableaux secondaires et les transformateurs HTA BT La complexit de la structure diff re suivant le niveau de s ret de fonctionnement d sir 1 Les sch mas lectriques des r seaux HTA les plus souvent rencontr s sont les suivants I 6 1 Radial en simple antenne I 6 1 1 Architecture BT Source 1 Source 2 F O Jeu de barres HTA Tableau 1 Tableau 2 D parts HTA BT Transformateur HTA BT Fig 14 R seau HTA radial en simple antenne I 6 1 2 Fonctionnement Les tableaux 1 et 2 et les transformateurs sont aliment s par une seule source il n y a pas de solution de d pannage Cette structure est pr conis e
116. la terre figure IV 5 Mais ils permettent tous de faire un changement de r f rence une phase est mise la terre et devient la nouvelle r f rence de mesure en cas de d faut biphas 12 Chapitre IV Techniques de recherche et identification des d fauts de c ble MT V hicule laboratoire C ble C ble en d faut de liaison AT chom tre en impulsions BT Fig IV 5 Montage d un chom trie basse tension C est l impulsion elle m me qui d clenche l enregistrement d une image un chogramme La p riode d mission des impulsions est automatiquement r gl e en fonction de la gamme de mesure longueur du c ble et de la demi vitesse de propagation r gl e sur le calculateur interne de l chom tre Les chogrammes simples d un c ble obtenus ainsi sont donn s sur la figure IV 6 Dans le cas d un court circuit Dans le cas d une extr mit ouverte ou d une coupure Dans le cas d une extr mit ferm e sur l imp dance caract ristique du c ble chom tre o e e e e o mn e e e e e h mn o o o o o mn ms l chogramme positif du conducteur sain Mesure L chogramme positif de la coupure Mesure X chogramme n gatif du court circuit Mesure X longueur des c bles de liaison du v hicule laboratoire X distance de la t te de c ble au d faut Fig IV 6 chogrammes simples d un c b
117. le 73 Chapitre IV Techniques de recherche et identification des d fauts de c ble MT Sur la figure IV 7 est montr l chogramme d une liaison qui compte une ou des jonctions et une ou des d rivations La pr cision des m thodes chom triques d pend Dela pr cision de l appareil de mesure lui m me Dela nature du d faut Du soin apport par l op rateur dans la mise en uvre de la m thode et dans l analyse du r sultat 82 6 m us 190 6 m 299 4 m 390 9 m 774 5 m Fig IV 7 Copie d cran La recherche de la nature du d faut rel ve d une bonne ma trise des techniques de recherche de d fauts et d une analyse rigoureuse des r sultats de l identification du d faut Le soin apport la mise en oeuvre de la m thode et de l analyse est galement du domaine de l exp rience de l op rateur et de son professionnalisme Une impulsion BT type est donn e sur la figure IV 8 Mo o r O o T O O T t T 0 1 10 ms Fig IV 8 Impulsion base tension 74 Chapitre IV Techniques de recherche et identification des d fauts de c ble MT B Directe en impulsion de courant Le terme impulsion de courant fait r f rence au mode de d tection des impulsions En fait on travaille effectivement avec des impulsions haute tension qui seront produites soit partir d un g n rateur de tension soit partir d un g n rateur d ondes de choc Les grands princ
118. le son environnement et aux ph nom nes d usure Il est aussi difficile d obtenir des r glages adapt s aux faibles courants de court circuit Son co t de fabrication est lev Des performances insuffisantes et n autorisent l emploi que de fonctions l mentaires simples en nombre limit et sans redondance A cause de ces inconv nients ce type de protection tend dispara tre l heure actuelle Rotor gt Time Dial Direction Setting of Current Induced Torque Actuating Source Direction of force Reset Restraining Position Spring Disk Fig II 14 Relais lectromagn tique induction par disque simple E Laminations Cylinder m Inner Core Plugs Fig II 15 Relais lectromagn tique induction par disque cylindrique Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT B Les Relais statique Le d veloppement de l lectronique a pouss les protections vers l utilisation des composants lectroniques discrets et les relais statiques Ces protections apparues sur le march dans les ann es 1970 sont bas es sur le principe de la transformation de variables lectriques du r seau fournies par des transformateurs de courant et de tension en signaux lectriques de faible voltage qui sont compar s des valeurs de r f rence points de r glage Les circuits de comparaison fournissent des signaux t
119. les protections diff rentielles de technologie num rique les TC de recalage sont int gr s l int rieur des protections IIL 3 5 4 Protection contre la surtension Le r le des parafoudres et des clateurs de protection est de prot ger le transformateur contre les surtensions excessives dont l origine peut tre gt Soit les man uvres de disjoncteurs dans des circonstances particuli res gt Soit les coups de foudre en ligne gt Soit un d faut d isolement en ligne etc Les parafoudres doivent tre choisis ou l cartement des clateurs r gl de fa on telle que la tension maximale qui atteint le transformateur soit au plus gale 80 de la tension d essai correspondante Leur efficacit n est garantie que s ils sont plac s proximit imm diate du transformateur prot ger les clateurs sont g n ralement dispos s sur les travers es elles m mes du transformateur les parafoudres sont parfois accroch s la cuve du transformateur Dans le cas contraire en effet des r flexions d ondes sur les lignes avec formation de n uds et ventres peuvent r duire tr s sensiblement leur efficacit Les clateurs de protection sont moins fid les que les parafoudres en ce sens que la dispersion des tensions d amor age en fonction des conditions atmosph riques ou de la forme de l onde est bien sup rieure celle des parafoudres En outre un arc amorc entre les lectrodes d
120. lorsque les exigences de disponibilit sont faibles elle est souvent retenue pour les r seaux de cimenterie Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT L 6 2 Radial en double antenne sans couplage I 6 2 1 Architecture Source 1 Source 2 F Jeu de barres HTA F Tableau 1 i ee D parts HTA F O Tableau 2 Transformateur HTA BT BT BT Fig 1 15 R seau HTA radial en double antenne sans couplage I 6 2 2 Fonctionnement Les tableaux 1 et 2 sont aliment s par 2 sources sans couplage l une en secours de l autre La disponibilit est bonne L absence de couplage des sources pour les tableaux 1 et 2 entra ne une exploitation moins souple 16 Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT L 6 3 Radial en double antenne avec couplage I 6 3 1 Architecture Source 1 Source 2 Jeu i barres HTA mama D parts HTA pa SE a Transformateur A A D parts HTA Fig 1 16 R seau HTA radial en double antenne avec couplage I 6 3 2 Fonctionnement Les tableaux 1 et 2 sont aliment s par 2 sources avec couplage En fonctionnement normal les disjoncteurs de couplage sont ouverts Chaque demi jeu de barres peut tre d pann et tre aliment par l une ou l autre des sources Cette structure est pr conis e lorsqu une bonne disponibilit est demand e elle est souvent retenue dans les domaines de
121. m avoir donn la sant et tout dont je n cessitais pour l accomplissement de cette th se Egalement je remercie le directeur de th se monsieur BOUZID A ssa professeur l universit Mentouri de Constantine pour son encadrement ses directives et sa disponibilit Aussi je le remercie pour ses encouragements son indulgence et sa sympathie tout au long des ann es de travail Ma gratitude s exprime pareillement pour Dr CHENNTI Rachid galement pr sident des jurys Egalement je remercie les autres membres du jury Dr KERDOUNE Djalal et LABED Djamel pour la pertinence de leurs remarques avis es qui vont permettre am lioration de la qualit du manuscrit et l essor vers de nouvelles perspectives Je remercie galement tous les enseignants de d partement d lectrotechnique de l universit Mentouri de Constantine qui ont particip ma formation pendant tout le cycle universitaire Enfin je ne peux oublier de remercier mes amies et mes coll gues du travail Mr BOUFOULA Ali Chef de Division Technique lectricit et Mr YOUSFI Abdelhamid Chef de Section Protection de la direction de distribution de Constantine Table des mati res Table des Mati res Introduction G n rale inner eecereeeeeeeeceecececeecececeecee 1 Chapitre I Architecture des R seaux Electrique de Distribution MT LL OGC OM D D Sn 2 2 Drir rents CYp s d TESCAUX l CITIQUES Sas iii iii 2 I 2 1 R seaux de transport et d
122. ment des conducteurs a riens et le d placement des bobinages des transformateurs ces efforts s ils d passent les limites admises lors de la construction sont souvent l origine d avaries graves De plus l arc lectrique cons cutif un court circuit met en jeu un important d gagement local d nergie pouvant provoquer d importants d g ts au mat riel et tre dangereux pour le personnel travaillant proximit IL 3 3 3 Qualit de la fourniture Pour les utilisateurs les court circuits se traduisent par une chute de tension dont l amplitude et la dur e sont fonction de diff rents facteurs tels que la nature du court circuit la structure du r seau effectu du mode mise la terre du mode d exploitation des performances des protections etc IL 3 3 4 Circuits de t l communications La pr sence d un court circuit dissym trique entre une ou deux phases d une ligne d nergie lectrique et la terre entra ne la circulation d un courant homopolaire qui s coule la terre par les points neutres des r seaux Une tension induite longitudinale proportionnelle ce courant appara t sur les lignes de t l communication qui ont un trajet parall le la ligne d nergie lectrique Cette tension peut atteindre des valeurs dangereuses pour le personnel et les installations de t l communication 8 10 IL 3 3 5 S curit des personnes La mise sous tension accidentelle de
123. ments intempestifs est la combinaison de La s ret qui est la probabilit de ne pas avoir de d faut de fonctionnement La s curit qui est la probabilit de ne pas avoir de fonctionnement intempestif Fonctionnement incorrect D faut de Fonctionnement fonctionnement intempestif Fig II 3 Fiabilit d une protection On peut am liorer la fiabilit en associant plusieurs protections mais comme on peut le voir sur la figure IT 4 s ret et s curit sont deux exigences contradictoires Fig I 4 gs a Association en s rie b Association en parall le S curit augmente S ret moindre S curit moindre S ret augmente a_r Fiabilit S ret S curit Fig II 4 Association de protection II 5 Cha ne g n rale d un syst me de protection C est le choix des l ments de protection et de la structure globale de l ensemble de fa on coh rente et adapt e au r seau Fig II 5 Le syst me de protection se compose d une cha ne constitu e des l ments suivants D TC Fig II 5 Cha ne principale de la protection lectrique ee Source Auxiliaire 28 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT La figure II 5 repr sente le sch ma principal d une protection lectrique quelque soit les l ments principaux de protection des r seaux lectriques II 5 1 Transformateur de courant II 5 1
124. mine quels disjoncteurs ouvrir et alimente les circuits de d clenchement IL 5 3 2 Les types Un relais de protection lectrique elle partag en trois types A Les relais lectrom caniques Ce relais est bas s sur le principe d un disque d induction actionn par des bobines aliment es par des variables lectriques du r seau via des transformateurs de courant et de tension Un ressort de rappel r glable d termine la limite de l action du disque sur un d clencheur points de r glage 9 10 37 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT Les quipements lectrom caniques sont des assemblages de fonctions d tection de seuils et temporisation Ils avaient l avantage d tre robustes de fonctionner sans source d nergie auxiliaire et d tre peu sensibles aux perturbations lectromagn tiques Ces relais se d marquent par leur solidit et leur grande fiabilit pour cette raison leur entretien est minime Ils sont r put s pour leur fiabilit dans les environnements de travail les plus d licats Il est n anmoins souhaitable de les contr ler r guli rement et la p riodicit d inspection d pend des conditions d exploitation Fig IL 14 15 Les inconv nients de ces dispositifs qui demeurent n anmoins largement rencontr s sont Le risque d tre hors d tat de fonctionner entre deux p riodes de maintenance Le manque de pr cision le dispositif tant sensib
125. n 25 II 4 Qualit s principales d un syst me de protection 26 EERI Sear an de di dc do an 26 MAS EOV a E a Ea 26 H42 Le S lCAMT AMP M TIQU E E seen aer E ETS TRER 26 42 2 Select Vi CHTONOM TTIQU S a e E E A nel 21 ES SDS IDR Rs E Re ne a E E E en 25 LUS PDE oe E EENE E SEEE 21 II 5 Cha ne g n rale d un syst me de protection 28 Hse Transiomaleur de COUTANL 2 2 a a seine dome de esnane 29 SD De HO D dt Lace nu tot Line 29 SL 2 Lypes industie Susa anime con anneau 29 FDA LES ES ECTO E E EE EEE E 30 LES 1 MOURHSA ON A SR A aa aaae a aa 30 DS E ES a a E LS A A mas an oo doit 22 II 5 1 6 Transformateur de courant doubles enroulements 34 IL 5 1 7 Pr cautions importantes 2 444242 ressentent 34 S2 Transformateur de tension 2e ann de chosen cine co ete ete aR 35 LES 2 DE De AMOR ne de nd oh 35 115222 OTTERS EE EEIE AAEE E AEE AEREA ENEE ATENT E 35 II 5 2 3 Les diff rentes technologies industrielles 35 M32 Aja P CAUTONSAIMDOTANIES ea a a a E E Ra 37 ESS ER S relis deprecha a a N A desdaemoannedee te d re 37 HS DADEN HON gee er ea ete ie cn ie 37 ESS EL D D S ES E ame none IN en da te at 37 IL 5 4 Disjoncteur moyenne tension 444444444ss esse 40 WSA DEMONE iO E Se D D ne Den nc Co mous 40 542
126. n du jeu de barre dans l air Compartiment C bles Extr mit s de c bles traditionnelles Jusqu 4 c bles par phase Pour c bles unipolaires ou tripolaires Section des c bles jusqu 630 mm Accessibilit pour le raccordement des c bles par les faces avant et arri res et par le cot lors de l installation Sectionneur de terre Avec pouvoir de fermeture Hublot de visualisation en face avant Inter verrouillages m caniques de s curit Verrouillages par cl s en option Verrouillages par cadenas en option 133 Annexe E Cellule de distribution MT Unisaf 36 kV ABB Instrument de mesure TP et TC Transformateurs standard TC de type block dimensions conformes aux normes TC de type Tore disponible TP en version fixe ou d brochables TP avec ou sans fusible Conformit dimensions la norme DIN 42600 Caract ristiques lectriques selon norme CEI 60044 2 cu EE LA 2 S curit V rifier que toutes les op rations d installation de mise en service et d entretien sont effectu es par du personnel ayant une connaissance ad quate de l appareillage et le niveau d habilitation requis V rifier que pendant les phases d installation d exploitation et d entretien les prescriptions des normes et de la loi sont respect es cela afin que les installations soient r alis es conform ment aux r gles de l art et de la s curit du travail Suivre scru
127. n se compose d une cha ne constitu e des l ments suivants gt Les capteurs de mesure courant et tension fournissant les informations de mesure n cessaires la d tection des d fauts gt Les relais de protection charg s de la surveillance permanente de l tat lectrique du r seau jusqu l laboration des ordres d limination des parties d fectueuses et leur commande par le circuit de d clenchement gt Les organes de coupure dans leur fonction d limination de d faut disjoncteurs interrupteurs fusibles II 2 Zone de Protection En plus des performances que doivent avoir les relais 1l faut savoir les placer correctement pour les rendre plus efficaces Pour atteindre cet objectif on d coupe le r seau industriel en zones d limit es par les positions des organes de coupure La figure II 1 montre une disposition caract ristique des zones de protection correspondant respectivement des sections de ligne des jeux de barres des transformateurs des machines Ces zones se recouvrent pour ne laisser aucun point de l installation sans protection 13 Disjoncteur TS J B HT J B MT Centrale Transformateur Charge Ligne HT N Relais de K Protection r A bn TR _ Centrale Fig II 1 Les zones de protection d un r seau lectrique 48 Chapitre III Les diff rents types des protections lectriques IIL 3 Protection des Transformateurs HTB HTA
128. n v ritable transformateur dont le primaire re oit la tension du r seau et le secondaire restitue une tension image gale 100 V entre phases lorsque la tension primaire est gale la tension nominale C est le m me enroulement qui fournit la tension aux protections et aux autres quipements 35 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT Les difficult s rencontr es pour la r alisation de cet appareil sont 8 101 Fourniture d une tension secondaire avec la pr cision requise lorsque la tension primaire est faible En effet dans ce cas les ph nom nes d hyst r sis sont particuli rement sensibles Pour les appareils de pr cision on est conduit utiliser des circuits magn tiques avec entrefer Charges pi g es lors de cycles de d clenchement et r enclenchement En effet apr s ouverture des disjoncteurs d une phase saine la phase reste charg e Un r gime oscillatoire amorti appara t cr par la capacit de la ligne et l inductance de l appareil Elle peut tre tr s basse fr quence ce qui provoque la saturation de son circuit magn tique Au r enclenchement 1l fournit alors une tension tr s faible ce qui peut entra ner un fonctionnement incorrect des protections L aussi pour se pr munir de ce ph nom ne il faut fonctionner avec une induction nominale faible en utilisant un entrefer Mais ceci conduit une puissance de pr cision faible IL 5 2 2 2 Transfo
129. nchir totalement des probl mes de saturation De plus les contraintes de s curit inh rentes aux r ducteurs classiques sont supprim es Cependant ils ne sont compatibles qu avec des protections faible niveau d entr e De plus 1l n existe pas actuellement de protocole de dialogue normalis entre les r ducteurs et les quipements utilisateurs protections automates Ceci impose de confier au m me constructeur l ensemble r ducteurs protections ce que les utilisateurs n acceptent pas IL 5 2 4 Pr cautions importantes Ne jamais court circuiter les circuits secondaires d un transformateur de tension aliment au primaire car celui ci serait d truit en quelques secondes IL 5 3 Les relais de protection IL 5 3 1 D finition Les relais de protection sont des appareils qui re oivent un ou plusieurs informations signaux caract re analogique courant tension puissance fr quence temp rature etc et le transmettent un ordre binaire fermeture ou ouverture d un circuit de commande lorsque ces informations re ues atteignent les valeurs sup rieures ou inf rieures certaines limites qui sont fix es l avance Donc le r le des relais de protection est de d tecter tout ph nom ne anormal pouvant se produire sur un r seau lectrique tel que le court circuit variation de tension etc Un relais de protection d tecte l existence de conditions anormales par la surveillance continue d ter
130. ndes sont utilis es pour le filtrage des signaux haute fr quence de communication de la fr quence d alimentation E E L J L 2 th J TOC 5 Fig IL 13 Sch mas quivalant d un TTC CCVT 36 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT IL 5 2 2 3 Transformateur de tension optiques Ces appareils sont encore exp rimentaux Ils utilisent l effet des champs lectriques et magn tiques sur le plan de polarisation de la lumi re A Les r ducteurs de tension utilisent l effet Pokkels On fait circuler un rayon laser polaris l int rieur d une fibre optique r alis e avec un verre de qualit particuli re flint lourd et enroul e dans un champ lectrique cr e par la tension Le plan de polarisation de la lumi re tourne d un angle proportionnel ce champ Un analyseur et un amplificateur plac s l extr mit de la fibre permettent d obtenir un signal lectrique image de la tension primaire B Les r ducteurs de courant utilisent l effet Faraday On fait de m me circuler un rayon laser polaris l int rieur d une fibre optique enroul e dans un champ magn tique cr e par le courant primaire Le plan de polarisation de la lumi re tourne d un angle proportionnel au champ magn tique Le traitement est ensuite identique au pr c dent Ces appareils outre les am liorations escompt es sur la pr cision l encombrement et le prix ont l avantage de s affra
131. ns couplage 16 L 6 3 Radial en double antenne avec couplage 17 LOT aE DOU lenaz Sen A se 18 LOF BOn IE OUVRE A a tr 0 den Need no dede 18 DO Bou e Ce En E rt ee ne ei 19 LOS En double dAVAUOM SR een M MS le tn ten 20 I 7 Architectures des postes HTA BT sup rieur 630 KVA 2 20 EASE G E a a a ne n EE E G 20 L7 2 Ahmentauonen coupure d artet renier EEEE 21 1 7 3 Alimentation en double d rivation oesenssensssesssessesssessresseeseresereseesseesee 21 LOCO iE Oea E AE ep de D D es a Di du 22 Chapitre IT Equipements de Protection des R seaux Electrique de Distribution MT IL DA OQUE HOME ESS a a co ou de ae ce A te 23 M2 Systeme d protection SRE a N E E 23 ADEDE O Sd ENE E EE ARAE NE EEE 23 M2 les oncHions de MOCHON seeren E E E T 23 Table des mati res Hoe ES COU CITEUILS SES D ne ui 25 D OMR SR a nada a dre den cd oi 23 1i 2 CAE OS OURS a dd D O A cn 23 LE RS E e E N A E E E E T 24 I2 2e NIU eaan r E E E NENTE 24 II 3 3 Cons quences sur le r seau lectrique 165 2 Lan LAN NN ses 24 II 3 3 1 Fonctionnement des r seaux lectriques 24 ooe peneden Eea E E 24 155 5 Ouabi de ldon UE 22282 a a AT 25 IL 3 3 4 Circuits de t l communications LL 25 15 95 53 S CUTILe ES PEONES EE ie asser din einen tan 25 IL 3 4 Contraintes suppl mentaires pour la protectio
132. ns court circuit I 0 parce que le syst me est quilibr et que la somme des trois phases est gale z ro Lorsqu on a un court circuit la terre I sera gal 77 parce que le d faut touche la phase N 1 Position Temps sec 0 2 0 4 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 1 2 1 4 1 6 Fig V 19 Etat de position de disyoncteur HTA en fonction du temps Sur la Fig V 19 qui repr sente la position du disjoncteur F ferm et O ouvert de ce d part HTA on remarque qu il est ferm avant le d faut On a cr un d faut la terre t 0 avec un courant sup rieur 87 5 A seuil de r glage le disyoncteur s ouvre apr s une temporisation de 0 8 seconde r glages du relais le disjoncteur est ouvert sans r enclencheur le d clenchement est d finitif 90 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais V 2 4 R sultats de calcul selon la norme CEI 60909 La CEI Commission Electrotechnique Internationale est une organisation mondiale de normalisation compos e de l ensemble des comit s lectrotechniques nationaux Comit s nationaux de la CEI La CEI a pour objet de favoriser la coop ration internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de l lectricit et de l lectronique A cet effet la CEI entre autres activit s publie des Normes Internationales Leur laboration est confi e des comit s d tudes aux travaux desquels tout Comit national i
133. nsi que le sectionneur de couplage Les transformateurs sont donc aliment s par les 2 sources simultan ment Perturb En cas de perte d une source l autre source assure la totalit de l alimentation I 4 2 3 Avantages et Inconv nient Avantages Bonne disponibilit dans la mesure o chaque source peut alimenter la totalit du r seau Maintenance possible du jeu de barres avec un fonctionnement partiel de celui ci Inconv nients Solution plus co teuse que l alimentation simple antenne Ne permet qu un fonctionnement partiel du jeu de barres en cas de maintenance de celui ci Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT 1 4 3 Double antenne avec double jeu de barres 1 4 3 1 Architecture Source 1 Source 2 JB 1 Couplage Double de jeu NF ou NO HTB JIB de barres F O F O O F O F F F F F Transformateur Transformateur HTB HTA HTB HTA D p 2 D p 3 F F D p 1 D p 4 _ Vers jeu de barres HTA Fig I 5 Architecture double antenne avec double jeu de barres I 4 3 2 Mode d exploitation Normal La source 1 alimente par exemple le jeu de barres JB1 et les d parts D p 1 et D p 2 La source 2 alimente par exemple le jeu de barres JB2 et les d parts D p 3 et D p 4 Le disjoncteur de couplage peut tre maintenu ferm ou ouvert Perturb En cas de perte d une source l autre source assure la totalit
134. nsit du courant Les ing nieurs en r seaux lectriques utilisent souvent le terme d faut 23 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT IL 3 2 1 Types Un court circuit dans les r seaux lectriques peut tre Monophas entre une phase et la terre ou une masse Biphas entre deux phases raccord es ensemble peut tre un court circuit biphas mis la terre ou biphas 1sol Triphas s entre trois phases de la ligne ou les trois phases et la terre II 3 2 2 Nature 8 9 Court circuits fugitifs Les court circuits fugitifs n cessitent une coupure tr s br ve du r seau d alimentation de l ordre de quelques dixi mes de seconde Court circuits permanents Ces court circuits provoquent un d clenchement d finitif qui n cessite l intervention du personnel d exploitation pour la localisation du d faut et remise en service de la partie saine Court circuits auto extincteurs c est ceux qui disparaissent spontan ment en des temps tr s courts sans provoquer de discontinuit s dans la fourniture d nergie lectrique Court circuit semi permanents Ces court circuits exigent pour dispara tre une ou plusieurs coupures relativement longues du r seau d alimentation de l ordre de quelques dizaines de secondes sans n cessit d intervention du personnel d exploitation IL 3 3 Cons quences sur le r seau lectrique Les court
135. nt ress par le sujet trait peut participer Les organisations internationales gouvernementales et non gouvernementales en liaison avec la CEI participent galement aux travaux La CEI collabore troitement avec l Organisation Internationale de Normalisation ISO selon des conditions fix es par accord entre les deux organisations 391 Les documents produits se pr sentent sous la forme de recommandations internationales Ils sont publi s comme normes rapports techniques ou guides et agr s comme tels par les Comit s nationaux La CEI n a fix aucune proc dure concernant le marquage comme indication d approbation et sa responsabilit n est pas engag e quand un mat riel est d clar conforme l une de ses normes 39 La norme internationale CEI 60909 a t tablie par le comit d tudes 73 de la CEI Courant de Court circuit dans les R seaux Triphas s Courant Alternatif elle se compose de 39 gt Partie 0 Calcul des courants gt Partie 1 Facteurs pour le calcul des courants de court circuit gt Partie 2 Mat riels lectrique donn es pour calcul des courants de court circuit gt Partie 3 Courant durant deux court circuits monophas s simultan s s par s de la terre et courants de court circuit partiels s coulant travers la terre gt Partie 4 Exemple pour le calcul des courants de court circuit Les r sultats de calcul suivant cette norme sont r sum s dans le table
136. ominal du transformateur c t HT en Amp re Le deuxi me seuil c t HT a pour but d liminer rapidement les courts circuits sur le primaire du transformateur et son courant d intervention est tel qu il n est pas sensible aux courts circuits dans la tranche MT 52 Chapitre III Les diff rents types des protections lectriques Ce relais est pr vu pour assurer la protection de la liaison reliant les bornes transformatrices et les barres MT contre les d fauts la terre Il r alise aussi le secours du seuil homopolaire des protections des d parts MT Le r glage de cette protection est choisi inf rieur au courant de r glage homopolaire du d part MT le plus bas r gl 0 95 1 Temps Ty AT I r glage Avec Ixy Le courant du d part le plus bas r gl Tr Temporisation la plus lev e sur les d parts MT L action de cette protection est instantan e Son seuil de fonctionnement est choisi gal 5 du courant de d faut monophas au primaire du transformateur cot HT 0 05 Temps Osec I r glage cc mono IIL 3 5 3 Protection diff rentielle La protection diff rentielle est obtenue par la comparaison de la somme des courants primaires la somme des courants secondaires L cart de ces courants ne doit pas d passer une valeur 10 pendant un temps sup rieur t0 au del il y a d clenchement 15 La protection diff rentielle transformateur est une protection principale aussi impor
137. ominale A en position 14 787 Symbole de couplage Refroidissement Tension d isolement kV 12 Tab 1 Caract ristiques techniques des transformateurs 1 1 2 Sch mas unifilaires des tages HTA BATTERIES N 1 SKIKDA MILA BATTERIES N 2 5 MVar 2 2 5 MVar JB N 1 15 MVA 15 MVA T R 3 T R 2 JB N 2 ORH 1 ORH2 CHELGHOUM LAID Fig 1 a Sch ma unifilaire de l tage 30 kV 112 Annexe Caract ristiques de r seau de distribution MT de Constantine T R 2 T R 3 20 MVA gt 20 MVA x 20 MVA ARRIV E ARRIV E ARRIV E TR 1 TR 2 TR 3 COUPLAGE 1 COUPLAGE 2 El Kantara 2000 Complexe Abri El Kantara El Kantara Djebel El Centre Usine El Kantara Logements Fray Familial 2 1 Ouahche P dagogique Textile 3 Fig 1 b Sch ma unifilaire de l tage 10 kV 1 1 3 Caract ristiques des r seau lectriques HTA SECTION LONGUEUR LONGUEUR CHARGE C BLE AERIEN SOUTERRAIN DE POINTE m2 ARRIV ES ET D PARTS HTA Caract ristiques de r seau lectrique 10 kV ARRIV E T R 1 2 x 630 Cu ARRIV E T R 2 2 x 630 Cu ARRIV E T R 3 2 x 630 Cu EL KANTARA 1 185 Cu EL KANTARA 2 185 Cu 2 357 5 25 25 3786 38 04 7 4 2 2 3786 204 2500 2500 nO MO 11158 11158 89 o 4 6112 114 EL KANTARA 3 EL KANTARA 4 C PEDAGOGIQUE 2200 DJ ELOUAHCHE USINE TEXTILE 2000 LONGTS ABRI FAMILIAL 4977 O 39 COMPLEXE FRAY 9334 o 8o Caract ristiques de r seau lectriq
138. ososcececese 109 PA e EEEE PAAA EEEE AATE E E E E E S TA E A 112 Annexe A Caract ristiques r seau de distribution MT de Constantine 112 Annexe B Courant de limite thermique des lignes et c bles MT 126 Annexe C Calcul les courants des court circuits 128 Annexe D Num rotation des protections selon la norme CELI 131 Annexe E Cellule de distribution MT Unisaf 36 KV ABB 132 Publication amp Communication seen ressens snsesnsesnsesnsesseseesesnsee 137 EAT EAE N ee ee ee a T ne 138 Table des Figures Table des Figures Fig I 1 Architecture g n rale de r seaux d nergies lectrique en Alg rie 4 Fig I 2 Domaines des tensions lectriques utilis es par groupe SONELGAZ 55 Pig L3 Architecture Simple antenne 2 4 21 eee soie soucie 6 Fig L4 Architecture doubl AMEN 22 2 nat node anecdotes 7 Fig I 5 Architecture double antenne avec double jeu de barres 8 Fig I 6 Architecture d un jeu de barres avec une source 8 9 Fig I 7 Architecture d un jeu de barres sans couplage avec deux sources 10 Fig I 8 Architecture de deux jeux de barres avec couplage et deux sources 10 Fig I 9 Architect
139. ourant CPC 100 OMICRON Fig V 5 Vue avant de la caisse d injection Omicron 36 78 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais 1 Sortie 6 A ou 130 V AC 11 Touches de s lection rapide de l affichage voulu 2 Sortie en courant 6 A DC Ha pour la s lection rapide de la vue 3 Entr e de mesure de courant I AC I AC 13 Ecran cristaux liquides LCD 4 Entr e de mesure de tension 300 V AC 14 T ouches multifonctions d pendant du champ s lectionn 7 15 Touches de navigation au travers des onglets 5 Entr e de mesure basse tension 3V AC Tou AE u trav g disponibles l cran 6 Entr e de mesure de tension 10 V DC mesure P Ma ni 16 Clavier num rique bifilaire de r sistance 7 Entr e binaire pour contacts potentiel flottant 17 Molette volu e avec fonction clic ou tensions de 300 V DC maximum Entr e FORN 18 Touches de navigation haut bas pour la saisie des valeurs 9 Voyants lumineux 19 Bouton de d marrage arr t du test 10 Bouton d arr t d urgence A 1 Test rapport TC phase Test du rapport du TC sur la figure V 11 de la polarit et de la charge avec injection directe de courant au primaire du TC et mesure au secondaire une fois saisis le courant primaire le courant secondaire et le courant de test et apr s avoir appuy sur le bouton de d marrage le module de test d termine 36 amplitude et l angle de phas
140. ous les amplificateurs sont prot g s en temp rature et contre les surcharges Valeur de courant maximal inject par un seul amplificateur de courant est gale 25 A Remarques l Il est possible de mettre les g n rateurs de courant en parall le pour augmenter le courant d injection Ne pas oubliez de mettre les g n rateurs en phase et de verrouiller leurs amplitudes respectives dans le logiciel 2 Si on dispose de trois amplificateurs de 25 A nous pouvons injecter un courant monophas jusqu 3 x 25 A 75A 3 La mise en s rie des amplificateurs de courant pour obtenir une plus grande puissance pourrait endommager l appareil A 4 Amplificateurs de tension Les amplificateurs de tension sont caract ris par gt Les trois tensions sortie sont totalement ind pendant en amplitude phase et m me en fr quence gt Les masses des amplificateurs de tension sont communes et reli es au ch ssis B Transformateur de courant phase ABB Les transformateurs de courant marque ABB et type TPU Fig V 26 comprennent en g n ral le niveau d isolation situ entre 3 6 kV et 40 5 kV Il existe diff rents types de transformateurs Les principales parties du transformateur sont constitu es du corps en r sine poxy 95 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais du primaire du secondaire et du circuit magn tique Les transformateurs peuvent tre install s dans le tableau de distribution
141. ps coul est facile d terminer s1 l impulsion inject e et sa r flexion ont des puissances suffisamment grandes Cependant les ondes provoqu es par un d faut peuvent avoir une faible puissance particuli rement si le d faut se produit quand la tension instantan e l endroit du d faut est proche de z ro Dans ce cas le calcul de ce temps exige l utilisation des m thodes de traitement de signal telle que la technique de corr lation Malgr que cette m thode soit ind pendante de la structure du r seau et des quipements de protection son utilisation dans le domaine de localisation des d fauts est limit e cause de e La pr sence des r flexions multiples qui peuvent donner des r sultats erron s e La fr quence d chantillonnage est tr s lev e ce qui augmente le temps de calcul A Directe en impulsion de tension Un chom tre est l association d un g n rateur d impulsions lectroniques d livrant des impulsions de tension de valeur cr te comprise entre quelques volts et jusqu 150 ou 200 V avec des temps de front de 10 100 ns et d un oscilloscope l heure actuelle on ne trouve plus sur le march que des mat riels int gr s comportant le g n rateur d impulsions et le syst me de visualisation Ces quipements sont mono bi ou tri courbes Dans la plupart des cas l chom tre est connect au c ble entre l me et l cran m tallique ou le neutre reli
142. puleusement les informations figurant dans le manuel d exploitation V rifier que pendant le service les performances nominales de l appareil ne sont pas d pass es V rifier que le personnel op rant sur l appare llage dispose du manuel d instructions et des informations n cessaires une intervention correcte 3 Caract ristiques technique de la cellule Tableau blind isolation dans l air pour la distribution moyenne tension Garantie de tenue l arc interne Application gt 24 KV amp jusqu 36 kV Caract ristiques lectriques Tension nominale 36 KV Tension de service 30 KV Tension d essais 70 KV pendant 1 minute Tension de choc 170 kV Courant nominal du disjoncteur 2500 et 2500 A Courant nominal de court dur e 25 KA pendant 3 seconde 134 Annexe E Cellule de distribution MT Unisaf 36 kV ABB Conditions normales de service e Temp rature ambiante minimale 5 C e Temp rature ambiante maximale 40 C e Humidit relative maximale 95 Satisfait aux normes IEC IEC 60694 pour application g n rale IEC 60298 pour le tableau IEC 62271 102 pour le sectionneur de terre IEC 60071 2 pour la coordination de l isolement IEC 62271 100 pour les disjoncteurs Degr de protection e Conforme aux normes IEC 60529 e Enveloppe ext rieure IP4X e Enveloppe int rieur IP2X Dimensions compactes pour r duire l emprise au sol
143. quipements de protection des r seaux de distribution MT II 5 1 3 TC Tore Un enroulement de Rogowski de son co inventeur ponyme Walter Rogowski est un dispositif lectrotechnique permettant de mesurer le courant alternatif ou les impulsions de courant grande vitesse Fig Il 6 Il se compose d un enroulement h lico dal de fil dont le fil d une extr mit revient par le centre de l enroulement l autre extr mit de sorte que les deux bornes soient la m me extr mit de l enroulement La bobine est positionn e autour du conducteur dont veut conna tre le courant La tension induite dans l enroulement est proportionnelle au taux de changement d riv e du courant dans le conducteur L enroulement de Rogowski est habituellement reli un circuit d int gration lectrique ou lectronique forte imp dance d entr e afin de fournir un signal de sortie qui est proportionnel au courant 7 10 L avantage d un enroulement de Rogowski par rapport d autres types de transformateurs de courants est qu il peut tre ouvert et qu il est tr s flexible lui permettant d tre enroul autour d un conducteur de phase sans contrainte Puisqu un enroulement de Rogowski un noyau d air plut t qu un noyau de fer 1l n est pas perturb par des courants de Foucault dans le noyau et peut donc r pondre aux courants changement rapide Comme 1l n a aucun noyau de fer saturer il est fortement lin aire m me lorsque soumis d
144. r e par des tableaux pratiques Nous avons cit les m thodes de d tection ainsi que les diff rentes tapes de localisation d un d faut de c ble de distribution moyenne tension L approche des phraseurs et la m thode de l chom trie tant les plus utilis es on va les utiliser dans la suite de ce travail pour l analyse des d fauts Dans le dernier chapitre nous avons pr sent les r sultats obtenus par les essais des r glages protections activ s aux relais de protection lectrique MT maximum de courant homopolaire sur un d part 30 kV et maximum de courant phase sur un d part souterrain 10 kV et confirm par la m thode de calcul de la norme CEI 60909 L application des techniques de Fourier et chom trie de tension pour la recherche de la distance o se situe le d faut de c ble moyenne tension 10 KV avec la prise en compte de diff rentes r sistances et de plusieurs types de d faut nous donne un r sultat assez proche Le bon choix des r glages de la protection contre les d fauts la terre assure la fois une bonne s curit des personnes contre les lectrisations et des biens contre les effets destructif des courants forts sur les c bles lignes jeux de barres etc ainsi qu une bonne continuit de service globale du r seau HTA en isolant partie en d faut du r seau afin d en pr server le fonctionnement Cependant ces r glages doivent s int grer dans un plan de r glage des r seaux de
145. re Limitation courant neutre 1500 A pour le 90 kV Limitation courant neutre 1000 A pour le 63 kV R seaux en boucle ouverte ou ferm e 1 2 3 R seaux de distribution Les r seaux de distribution commencent partir des tensions inf rieures 63 kV et des postes de transformation HTB HTA avec l aide des lignes ou des c bles moyenne tension jusqu aux postes de r partition HTA HTA Le poste de transformation HTA BTA constitue le dernier maillon de la cha ne de distribution et concerne tous les usages du courant lectrique 1 51 I 2 3 1 R seaux de distribution moyenne tension HTA 30 et 10 KV le plus r pandu Neutre la terre par une r sistance Limitation 300 A pour les r seaux a riens Limitation 1000 A pour les r seaux souterrains R seaux souterrains en boucle ouverte 2 3 2 R seaux de distribution basse tension BTA 230 400 V Neutre directement la terre R seaux de type radial maill s et boucl s Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT Alternateur de Alternateur de centrale hydarulique centrale essentiellement ou thermique de de puissance comprise puissance lt 250 MW entre 600 et 1400 MW Un lt 12 kV Un 20 24 kV Un lt 225 kV Un 420 kV Jeu de barres 420 kV Ligne 400 kV Autotransformateur 420 225 kV de 300 600 MVA Jeu de barres 225 kV Ligne 225 kV Jeu de barres 225 kV
146. rimaire Dans ce cas le transformateur de courant prendra la forme d un tore travers par le circuit lectrique Il n y aura donc pas de bobinage primaire proprement parler la spire est constitu e par le passage du circuit lectrique l int rieur du circuit magn tique torique B Mod les tore de Rogowski Les tores de Rogowski sont assimilables des transformateurs de courants sp cifiques bien qu ils d livrent usuellement en sortie une tension proportionnelle la d riv e du courant et non un courant proportionnel au courant d entr e Ils sont largement utilis s dans le domaine de la HTA C Mod les dits non conventionnels On d signe sous ce nom des mod les fonctionnant sur le principe de l effet Hall courant lectrique traversant un mat riau baignant dans un champ magn tique engendre une tension perpendiculaire ceux ci ou de l effet Faraday L effet Faraday est un effet magn to optique d couvert par Michael Faraday en 1845 Il appara t dans la plupart des mat riaux di lectriques transparents lorsqu ils sont soumis des champs magn tiques Ce fut la premi re mise en vidence du lien entre magn tisme et lumi re le fait que la lumi re contienne un champ magn tique fait maintenant partie de la th orie du rayonnement lectromagn tique Leur utilisation est peu courante et en g n ral r serv des applications sp cifiques comme la mesure de courants continus 29 Chapitre II
147. rique d armement Deux couples de ressorts de fermeture Deux couples de ressorts d ouverture L actionneur de la commande de fermeture L actionneur de la commande d ouverture Chaque ampoule comporte e Un p le fixe e Un p le mobile 82 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais Borne sup rieure Borne inf rieure Figure 2 Ampoule pressuris e au SF6 P le fixe P le mobile Moteur lectrique ps pe d PU OS let m j pe ii a hfaa f f kaan ji 1 ji j oai J i 777 E 11 1 7 cf W Da Bloc de puissance Bloc de commande Couple de ressorts Couple de ressorts de fermeture d ouverture Actionneur de la commande de fermeture Actionneur de la commande d ouverture Couple de ressorts de fermeture Fig V 10 Conception d un Disjoncteur Fluarc FB 4 C 1 Le p le mobile Le p le mobile Fig V 11 est un ensemble conducteur guid en translation par rapport l ampoule Il tablit le contact avec le p le fixe lors de la phase de fermeture et rompt le contact en s loignant du p le fixe lors de la phase d ouverture Caract ristiques principales du p le mobile Son guidage par rapport l ampoule est conducteur du courant du r seau lectrique MT J est li lectriquement la borne inf rieure J guide en translation un p le mobile secondaire mont sur ressort sur lequel se focalise l
148. rique entre les contacts d un disjoncteur MT 40 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT II 5 4 3 Essais Les essais de type ont pour but de v rifier les caract ristiques du disjoncteur HTA de ses dispositifs de commande et des quipements auxiliaires En principe chaque essai de type doit tre effectu sur un disjoncteur l tat neuf et propre et les divers essais de type peuvent tre effectu s des poques diff rentes et en des lieux diff rents A Essais type Les essais de type obligatoires suivant la norme CEI 56 sont e Les essais di lectriques Essai de choc de foudre Essai de tenue la fr quence industrielle du circuit principal des auxiliaires Les essais d chauffement et de mesure de la r sistance du circuit principal Les essais de courant admissible de courte dur e Les essais de courant de cr te admissible Les essais m caniques et climatiques Essais de fonctionnement m caniques la temp rature de l air ambiant Essais haute et basse temp rature e Les essais d tablissement et de coupure de courants de court circuit e Les essais d tablissement et de coupure de courants capacitifs e Les essais d tablissement et de coupure de faibles courants inductifs B Essais routine Les essais de routine ont pour but de v rifier les caract ristiques du disjoncteur HTA ses dispositifs de commande et ses quipements auxil
149. rmateur de tension capacitif Transformateur de tension condensateur TTC ou transformateur de tension avec capacit conjugu e CCVT en anglais est un transformateur de puissance utilis dans les syst mes de d missionner extra signaux haute tension et de fournir un signal basse tension pour la mesure ou d op rer un relais de protection Fig IL 13 Dans sa forme la plus basique l appareil se compose de trois parties deux condensateurs travers lesquels le signal de ligne de transmission est divis un l ment inductif pour r gler l appareil sur la fr quence de ligne et un transformateur d isolement de l activit en aval de la tension pour l instrumentation ou la protection de relais L appareil dispose d au moins quatre terminaux un terminal pour la connexion au signal haute tension une borne de terre et deux bornes du secondaire qui se connectent l instrumentation ou au relais de protection Les TTC sont g n ralement simple phase de dispositifs utilis s pour mesurer les tensions de plus d une centaine de kilovolts o l utilisation de transformateurs de tension ne serait pas rentable Dans la pratique le condensateur C1 est souvent construit comme une pile de petits condensateurs connect s en s rie Cela fournit une chute de tension importante sur C1 et une baisse relativement faible tension aux bornes de C2 Le TTC est galement utile dans les syst mes de communication Les TTC en combinaison avec des pi ges d o
150. rmateurs de courant et de tension e Transformateurs de puissance e C bles d alimentation e Disjoncteurs HTA e Machines tournantes e Pour les compagnies d lectricit et l industrie Cette caisse d injection pour test est galement utilis e pour la mesure automatique des r sistances r sistances de contact r sistances d enroulements r sistances de mise la terre imp dances de c bles mais aussi pour le test monophas des relais de protection primaire et secondaire I gt V gt ou relais de fr quence 36 Ce syst me unique au monde permet le test automatique des transformateurs de puissances des TC des TT le test de r sistances etc Capable de fournir 800 A 2000 A avec amplificateur de courant et 2000 V c est un syst me complet avec PC int gr Ses applications logicielles permettent de tester une grande vari t de mat riels de postes lectriques et de cr er automatiquement des rapports personnalis s Gr ce son faible poids 29 kg et ses logiciels innovants le temps de test et les frais de transport sont r duits 36 Les courants et tensions analogiques peuvent tre mesur s avec une tr s grande pr cision Ses fonctions ohmm tre permettent une grande vari t d applications gr ce la commutation automatique de gamme des uQ aux KQO Les possibilit s de l appareil vont jusqu au test des quipements non conventionnels tels que les bobines de Rogowski et les capteurs de c
151. rotection doit fonctionner dans un domaine tr s tendu de courants de courts circuits entre Le courant maximal qui est fix par le dimensionnement des installations et est donc parfaitement connu Un courant minimal dont la valeur est tr s difficile appr cier et qui correspond un court circuit se produisant dans des conditions souvent exceptionnelles La notion de sensibilit d une protection est fr quemment utilis e en r f rence au courant de court circuit le plus faible pour lequel la protection est capable de fonctionner IL 4 4 Fiabilit Les d finitions et les termes propos s ici sont dans la pratique largement utilis s au plan international 27 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT Une protection a un fonctionnement correct lorsqu elle met une r ponse un court circuit sur le r seau en tout point conforme ce qui est attendu l inverse pour un fonctionnement incorrect elle comporte deux aspects Le d faut de fonctionnement ou non fonctionnement lorsqu une protection qui aurait du fonctionner n a pas fonctionn Le fonctionnement intempestif qui est un fonctionnement non justifi soit en l absence de d faut soit en pr sence d un d faut pour laquelle la protection n aurait pas du fonctionner La fiabilit d une protection qui est la probabilit de ne pas avoir de fonctionnement incorrect viter les d clenche
152. s gt Zy Classification Tensions Fig IV 2 Sch ma bloc des m thodes utilis es dans l analyse des d fauts 67 Chapitre IV Techniques de recherche et identification des d fauts de c ble MT IV 3 1 M thodes utilis es dans la d tection Parmi les m thodes propos es dans la litt rature et utilis es dans la d tection des d fauts nous citerons les suivantes e La m thode pr sent e dans la r f rence 28 est bas e sur la comparaison entre deux chantillons successifs d un m me signal courant ou tension Lorsque la diff rence entre eux atteint un seuil pr d termin on conclut directement qu il y a un d faut sur la phase qui correspond au signal trait e Lorsque le courant de d faut d une phase est diff rent de z ro on conclut directement que cette ligne est le si ge d un d faut qui peut tre d tect en utilisant l indicateur Tn calcul partir des chantillons du courant issus des deux extr mit s de la ligne 29 Les valeurs de Ta sont compar es la valeur pr d termin e T pour le syst me l tat sain Si la valeur de Tn est sup rieure T donc la ligne est en d faut IV 3 2 M thodes de localisation des d fauts La premi re utilisation d un microprocesseur dans la protection lectrique utilisation des relais num riques tait en 1969 par G D Rockefeller A nos jours plusieurs algorithmes propos s dans ce nouveau domaine servent lo
153. s Apr s passage z ro du courant refroidissement de la colonne ionis e r siduelle et entra nement des particules ionis es restant dans l espace entre contacts Apr s l extinction de l arc apparition d une rigidit di lectrique lev e d autant plus lev e que la pression d air est importante Les inconv nients de ce type sont n cessit d une station d air comprim bruit violent appareil plus cher Fig IL 18 Chambre de coupure d un disjoncteur coupure dans l air Disjoncteur de type Sol narc Marque Merlin Gerin 43 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT C Disjoncteur gaz SF6 La mise au point de nouvelles g n rations de disjoncteur SF 6 hexafluorure de soufre tr s performantes a entrain dans les ann es 1970 la supr matie des appareils SFe dans la gamme 7 2 kV 245 KV Sur le plan technique plusieurs caract ristiques des disjoncteurs SF peuvent expliquer leur succ s 12 La simplicit de la chambre de coupure qui ne n cessite pas de chambre auxiliaire pour la coupure L autonomie des appareils apport e par la technique auto pneumatique sans compresseur de gaz La possibilit d obtenir les performances les plus lev es jusqu 63 KA Le nombre de chambres de coupure est r duit 01 chambre en 245 kV 02 chambres en 420 KV 03 chambres pour la ligne de 550 kV et 04 en 800 kV Une dur e
154. s lesquelles les mat riaux isolants des moteurs c bles etc peuvent tre particuli rement sensibles aux sollicitations di lectriques C 2 Principe de coupure 41 Le principe de coupure des disjoncteurs HD4 se base sur les techniques de compression et d autog n ration pour obtenir les meilleures performances avec n importe quelle valeur de courant de coupure avec des temps d arc minimaux l extinction graduelle de l arc sans d chirure l absence de r insertions ou de surtensions de man uvre Fig IV 28 La s rie HD4 introduit dans la moyenne tension les avantages de la technique de coupure autopuffer d j employ e pour la haute tension 1 Borne 2 Cellule isolant 3 Buse de soufflage 4 Contact d arc mobile 5 Contact principal mobile 6 Contact d arc fixe 7 Contact principal fixe 8 Bielle isolante 9 Soupape anti explosion Fig V 28 Conception interne d un p le 97 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais C 3 Les caract ristiques techniques 41 Tension assign e et d isolement 12 KV Tension de tenue 50 Hz 28 kV Tension de tenue sous choc 75 kV Fr quence assign e 50 60 Hz Courant assign en service continu 40 C 630 A Pouvoir de coupure assign 40 KA Courant de courte dur e admissible assign e 3 s 16 KA S quence op rations O 0 3s CO 15s CO Dur e d
155. s masses les l vations de potentiel li es l coulement des courants de court circuit la terre les conducteurs tomb s au sol etc sont autant de situations pouvant pr senter des risques pour la s curit des personnes Le mode de mise la terre des points neutres joue de ce fait un r le essentiel 10 IL 3 4 Contraintes suppl mentaires pour la protection Les protections lectriques ne doivent pas apporter de limitation au fonctionnement normal des r seaux lectriques en particulier a Elles ne doivent pas limiter la souplesse d utilisation du r seau prot g en interdisant certains sch mas d exploitation r seaux boucl s maill s radiaux b Elles doivent rester stables en pr sence de ph nom nes autre que les court circuits Lors de man uvres d exploitation pendant les r gimes transitoires cons cutifs la mise sous tension ou hors tension vide des lignes ou des transformateurs Lors de variations admissibles de la tension et de la fr quence En pr sence de surcharges et de d s quilibres entrant dans la marge de fonctionnement des r seaux lectriques En pr sence d oscillations r sultant du r gime transitoire des alternateurs Sous l influence d une anomalie des circuits de mesure 25 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT IL 4 Qualit s principales d un syst me de protection 7 8 9 10 IL 4 1 Rapidit
156. service C cl anch enuent Alarme Buchholz Buchholz Y Pu rge pour tester les gaz 7 ELLLER 21 EFFET NSNREEIITER a 2e mm 22222222 Darsana aaa i z 2433 FPFFTLLLILTITEL za LAL2LLAZ ALARM S PREFLIIILILL LE 1222 223233 32222252 3 RE EEE LILLLLLE 12 C Bal nn n AA n a LE an An am nn TPF DA Ranat pe Gaz et FEFE P m uvemert EEE Er d huile ER me Ms222113 Hiz33231 S 133233 4 a IEEE TEE Flotteur Fig II 9 Relais BUCHHOLZ Cette protection sera deux niveaux pour le transformateur le premier donnera un signal d alarme le second un signal de d clenchement Les arcs qui prennent naissance l int rieur de la cuve d un transformateur d composent une certaine quantit d huile et provoque un d gagement gazeux dont le volume est sup rieur celui de l huile d compos e Les gaz produits montent vers la partie sup rieure de la cuve du transformateur et de l vers le conservateur Pour d celer le d gagement gazeux on intercale sur la canalisation reliant la cuve au conservateur un relais BUCHOLZ Pour le r gleur en charge il est pr vu un seul niveau qui donnera un signal de d clenchement Le gaz qui s est accumul dans la cloche du relais peut tre r cup r et analys ce qui permet d obtenir des indications sur la nature et l emplacement du d faut Il existe trois niveaux d analyse Analyse visuelle
157. sion Module de connexion du PC et des amplificateurs de puissance externe Entr es du chronom tre Sorties contact sec associ es au chronom tre Alimentation de la valise 230 V AC monophas 50 Hz 2 p les terre Alimentation auxiliaire 24 48 et 127 VCC 0 mo aaa Fig V 24 Conception d une caisse d injection et essais Cotel A 2 M C M Module de Commande Manuel Le MCM est une interface de commande qui vous dispense d sormais d un PC lors de l utilisation des valises num riques de la gamme HEXAN Fig V25 Ce dispositif se substitue au PC portable sans aucune modification interne de la valise Il peut donc quiper les valises HEXAN actuellement en service Le MCM est con u pour r pondre aux exigences des utilisateurs des valises d essais traditionnelles Sa simplicit d utilisation sa rapidit de mise en uvre et ses multiples fonctions 94 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais pr programm es donnent l HEXAN un atout suppl mentaire pour le test syst matique des relais de protection 14 13 20 12 11 10 Fig V 25 Module de commande manuel MCM A 3 Amplificateurs de courant Les amplificateurs de courant sont caract ris s par Les amplificateurs de courant sont sorties directes Les trois courant sortie est totalement ind pendant en amplitude phase et fr quence Les amplificateurs de courant sont isol s T
158. sont caract ris par 6 gt Les tensions d entr es sont 10 ou 30 KV gt Les tensions de sortie utilisation sont 230 400 V gt Section du c ble d alimentation est 120 mm2 gt Puissance S gt 630 kVA gt Mode d alimentation Souterrain Coupure d art re A rien D rivation gt Une cellule de protection g n rale par disjoncteur HTA 20 Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT gt Une cellule de comptage de l nergie tension et courant gt Protection des transformateurs par fusible HTA gt Tableau g n rale basse tension TGBT Arriv e Arriv e Comptage Protection Principale Secours HTA G n rale Fusible HTA TP i Transformateur y HTA BT C ble d Alimentation D part HTA HTA PEETS ToT YN aall D parts BT Fig 19 Architecture g n rale d un poste abonn HTA BT 1 7 2 Alimentation en coupure d art re La distribution en coupure d art re Figure 20 est tr s r pandue Le r seau de distribution passe par le poste de livraison de l abonn ce dernier tant quip de deux cellules arriv e Les agents du service local de distribution utilisent les interrupteurs de ces cellules pour isoler en cas de travaux ou de d faut le tron on situ entre deux postes 6 Poste abo nn N 1 Poste abonn N 2 rene pinia rimes T Transformateur HTA BT Trans
159. ssue d un poste source on peut trouver un disjoncteur command par un dispositif de r enclechement triphas avec les cycles rapide et lent Fig IMI 17 L instruction d action de r enclencher est automatiquement effectu e selon les tapes cons cutives ci dessous Cycle rapide c est le cycle de d clenchement r enclenchement triphas rapide Apr s 150 ms du moment de l apparition du d faut le disjoncteur est ouvert pour coupure de l alimentation du r seau en d faut La dur e de mise hors tension est d environ 300 ms pour permettre la d sionisation de l arc lectrique Si le d faut est limin apr s un cycle rapide 1l est de type d fauts fugitifs Cycles lents si le d faut r appara t apr s la fermeture du disjoncteur la fin du cycle rapide on effectue automatiquement un cycle de d clenchement r enclenchement triphas lent Un deuxi me d clenchement a lieu 500 ms apr s la r apparition du d faut La dur e de coupure est de 15 30 seconde Ce cycle peut tre suivi d un deuxi me cycle analogue c est le cas g n ral lorsqu il est fait usage d interrupteurs a riens ouverture dans le creux de tension ACT Si le d faut est limin apr s les cycles lents 1l est de type d fauts semi permanents D clenchement d finitif si le d faut persiste encore apr s des cycles de r enclechement cycle rapide 1 ou 2 cycles lents c est un d faut permanent Le disjoncteur est d clench
160. st me de protection sont e La tension assign e kV e Le niveau d isolement Tenue fr quence industrielle KV eff Tenue aux chocs de foudre KV cr te e Le courant assign A e Le courant de courte dur e admissible ou pouvoir de coupure KA e La tenue l arc interne KA La fonction d un disjoncteur est de connecter et de d connecter sur commande et dans des conditions pr cises le r seau lectrique sur lequel il est implant de son alimentation Ce disjoncteur comporte Un b ti hauteur 1 55 m largeur 0 80 m profondeur 0 90 m Des broches de connexion au r seau Trois p les fixes Trois p les mobiles Des actionneurs Une transmission m canique Des capteurs de position Un c blage Une commande manuelle Un syst me de blocage Un compteur d nergie lectrique Le mouvement des p les mobile ouvre ou ferme les contacts entre les broches de connexion au r seau Ces contacts sont confin s dans trois ampoules pressuris es contenant de l hexafluorure de souffre SF6 81 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais Fig V 9 Disjoncteur Fluarc FB 4 commande en plastron Une vue d une maquette num rique du disyoncteur Fluarc FB4 r duite la repr sentation de Trois ampoules pressuris es La transmission m canique bloc de puissance La commande m canique bloc de commande Le moteur lect
161. t U3 en fonction des r sistances et inductances des enroulements et des diff rentes mutuelles entre enroulements prix deux deux En g n ral le tertiaire est connect en triangle et sa puissance nominale est nettement plus faible que celle des deux enroulements principaux Il peut tre utilis pour connecter un compensateur ou une r actance ou un transformateur de services auxiliaires il peut aussi n avoir qu un r le de stabilisation La mise en uvre des grandeurs r duites d imp dance n cessite l utilisation d une m me puissance de base on prend le plus souvent comme r f rence la puissance nominale de l enroulement le plus puissant 14 Pour l tablissement du sch ma quivalent en r gime homopolaire on se rappellera qu un enroulement bobin en triangle constitue un court circuit pour les forces lectromotrices qui y sont induites ainsi un transformateur de couplage Yyd aura un sch ma homopolaire tel celui repr sent la figure II 4 Zi Z2 e AWW ANS Uio U30 0 Z3 Fig II 4 Sch ma homopolaire IIL 3 4 Autotransformateurs Les transformateurs que nous avons vus jusqu ici ne comportaient aucune liaison galvanique entre enroulements homologues Les autotransformateurs qui par construction poss dent une telle liaison entre primaire et secondaire peuvent r aliser des fonctions identiques celles des transformateurs La raison de leur utilisation r side dans
162. t nuls et le courant J existe La courbe suivante illustre l volution de courant de terre pa _ _ _ a e E a a r 2 0 1 5 1 0 0 5 0 0 0 5 1 0 1 5 t sec 103 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais SEE a Avant le court circuit b Apr s le court circuit Fig V 37 Le courant de terre Sur la figure V 37 le courant de terre n existe pas parce qu on a un court circuit isol Position D faut Temps sec 0 2 0 4 0 0 02 04 06 08 10 12 14 16 Fig V 38 Etat de position de disjoncteur HTA en fonction du temps La figure V 38 repr sente la position du disjoncteur 1l est ferm avant le court circuit On a cr un d faut la terre t O avec un courant sup rieur le courant de r glage le disjoncteur s ouvre apr s une temporisation de 0 6 seconde le disjoncteur est d clench d finitivement V 3 4 R sultats de calcule selon la norme CEI 60909 Avant Pendant le Br circuit le court EN ame O angle 5 780 0 0o 0 A dus E 180 120 KV Les courants dans la ligne A 2014 4 0 1502 Les tensions directes inverses et vj o 0o 0 homopolaire dans la ligne kV ne 3 CS A Rd PC DT Courant de court circuit KA RE 2014 4 0 0898 Tab V 2 Calcul d un court circuit biphas s isol selon la norme CEI 60909 104 Chapitre V Discussion et pr senta
163. t phase sur un d part souterrain 10 kV et confirm par la m thode de calcul de la norme CEI 60909 L application des techniques de Fourier et chom trie de tension pour la recherche de la distance o se situe le d faut de c ble moyenne tension 10 kV avec la prise en compte de diff rentes r sistances et de plusieurs types de d faut nous donne un r sultat assez proche 106 Conclusion G n rale Conclusion G n rale On a num r les diff rentes architecteurs du r seau de distribution moyenne tension et postes HTA 30 et 10 kV Ces architectures sont tr s importantes et tr s sensibles ce qui n cessite une protection contre les diff rents types d anomalies telles que les court circuits les surtensions les surintensit s etc Il nous a paru n cessaire de donner assez d informations sur les diff rents l ments qui composent un syst me de protection moyenne tension Ces l ments sont tr s importants tr s sensibles et doivent tre bien choisis et bien r gl s afin d assurer une protection efficace contre les diff rents types d anomalies qui peuvent survenir sur le r seau lectrique On a fait l tat de l art de la protection qui existe au niveau du r seau de distribution lectrique moyenne tension HTA utilis aussi par la soci t alg rienne SONELGAZ tout en donnant un aper u sur la technologie de d veloppement de cette derni re ainsi qu une tude des r glages de ces protections illust
164. tante que les protections internes transformateur Cette protection une s lectivit absolue il lui est demand en plus d tre tr s stable vis vis des d fauts ext rieurs Le principe de fonctionnement de la protection est bas sur la comparaison des courants rentrants et des courants sortants du transformateur Cette protection s utilise e Pour d tecter des courants de d faut inf rieurs au courant nominal e Pour d clencher instantan ment puisque la s lectivit est bas e sur la d tection et non sur la temporisation La stabilit de la protection diff rentielle est sa capacit rester insensible s il n y a pas de d faut interne la zone prot g e m me si un courant diff rentiel est d tect 15 Courant magn tisant de transformateur Courant capacitif de ligne Courant d erreur d la saturation des capteurs de courant A Protection diff rentielle haute imp dance La protection diff rentielle haute imp dance est connect e en s rie avec une r sistance Rs de stabilisation dans le circuit diff rentiel Fig IILS 53 Chapitre III Les diff rents types des protections lectriques Fig II 5 Sch ma de protection diff rentielle haute imp dance B Protection diff rentielle pourcentage La protection diff rentielle pourcentage Fig II 6 est connect e ind pendamment aux circuits des courants I et I La diff rence des courants I est
165. te mais aussi au sens de parcours de cette impulsion IV 4 Conclusion Dans ce chapitre nous avons cit les m thodes de d tection ainsi que les diff rentes tapes de localisation d un d faut de c ble de distribution moyenne tension L approche des phraseurs et la m thode de l chom trie tant les plus utilis es on va les utiliser dans la suite de ce travail pour l analyse des d fauts 75 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais V 1 Introduction Dans ce chapitre en va tudier les r glages des relais protection maximum de courant phase court circuit phase phase et maximum de courant homopolaire court circuit phase terre avec des essais r els au poste source HTB HTA 60 30 10 kY MANSOURAH et au poste r partition HTA HTA 10 KV CREPS avec l application des techniques de recherche des d faut sut un c ble 10 kV au r seaux de direction de la distribution de CONSTANTINE V 2 Essais de relais de la protection courant homopolaire sur un d part HTA 30 KV Le but de cet essai est de voir le comportement d un r glage de courant homopolaire lors d un d faut la terre permanent sur un d part a rien 30 kV reli sur un jeu de barre HTA au tage 30 kV issus du poste source 60 30 10 KV MANSOURAH Pour cela nous avons cr un d faut la terre sur la phase 1 du d part 30 kV MILA sans r sistance 10 8 Km du jeu de barre HTA Ce d part est prot g par un r
166. tion des r sultats des essais Les r sultats des essais sont confirm s par les r sultats calcul s selon la m thode de la CEI V 4 R sultats de localisation de d faut de c ble Nous avons utilis la m thode de Fourier et chom trie de tension sur un c ble moyenne tension 10 KV pour trois types de des d fauts la terre monophas biphas et triphas sont simul s pour une distance de 64 km pour diff rents niveaux de charge et diff rentes r sistances de d faut R 7 en utilisant les deux techniques pendant l intervalle 0 0 5 sec Le d faut survient l instant 0 35s V 4 1 R sultats calcul s utilisant la technique de Fourier Nous avons chantillonn les signaux obtenus aux deux extr mit s de c ble MT 10 kV en utilisant un bloc sp cial dans la biblioth que de SIMULINK puis nous avons trait ces chantillons par un programme labor sous l environnement MATLAB bas sur l algorithme tudi pr c demment Les phaseurs des signaux chantillonn s sont ainsi obtenus et la distance de d faut estim e La figure V 39 montre l organigramme du programme labor Fig V 29 L estimation des phaseurs des courants et des tensions aux deux extr mit s de la ligne l aide de la technique de Fourier Introduction de la longueur et la matrice imp dance de la ligne Estimation de la distance de d faut en utilisant l algorithme bas sur la technique de Fourier
167. transport 80 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais V 2 3 3 R sultats et commentaires Ces courbes sont obtenues dans le cas d un court circuit phase terre en utilisant le logiciel WinEve de ABB On y voit l volution des tensions des trois phases VL1 KV 12 0 AN o 0 o 5 o 0 0 05 0 0 0 05 0 10 0 15 t sec 12 VL3 kV 36 24 12 0 T p 0 20 d 1 0 10 0 0 0 0 0 05 0 10 0 15 t sec 24 36 VL3 kV f 36 x AAN 12 0 pe D 20 d1 0 10 A0 0 0 0 10 0 15 t sec 24 K S y E 90 90 V L3 V_L3 V Li 180 0 180 0 v_L2 V_L2 5 KV 90 15 KV 90 V_L1 V_L2 V_L3 a Avant le court circuit b Pendant le court circuit Fig V 14 Trois tensions simples dans la ligne Avant le court circuit les tensions simples sont quilibr es en module gal 17 341 kV et d phas es d un angle de 120 Fig V 14 a Pendant le d faut les tensions V2 Vz3 sont gales en module et diff rents en angle par contre la tension Vz dans la phase est nulle ce qui valide les r sultats obtenus par la suite partir de la th orie des composantes sym triques Fig V 14 b 87 Chapitre V Discussion et pr sentation des r sultats des essais Les courbes suivantes illustrent l volution de l intensit des trois courants de ligne IL1 KA 1 5 t sec Dior IL2 kA 2 0 1 5 1 0
168. ts avec impression automatique ou manuelle d un rapport succinct e R duction des temps n cessaires pour identifier l origine des probl mes avec des informations pr cises concernant le type et l loignement du d faut e Localisation pr cise du d faut permettant d amener rapidement les quipes de r paration sur site e R duction de l impact conomique r sultant d une coupure de courant puisque les quipes de r paration peuvent remettre plus vite les lignes d fectueuses en service e Ic nes pointer conviviales qui permettent de r duire le temps n cessaire pour effectuer les analyses indispensables e Analyse statistique des d fauts fournissant des informations sur les probl mes r p titifs ces derniers pouvant alors tre trait s plus efficacement e R duction des co ts de fonctionnement et de maintenance e Calculs de performance avec valeur ajout e et analyse combin e de plusieurs fichiers de perturbographie Le syst me WinEve peut op rer sur tout ordinateur quip de Microsoft Windows NT ou de Windows 95 98 Il peut ainsi proc der l analyse et l valuation des d fauts dans les domaines suivants e Les r seaux de distribution de transmission et de transport e Les centrales lectriques dans les sites industriels et les services auxiliaires des centrales e Les centrales lectriques avec les syst mes de protection d alternateur et de transformateur et les protections dans les r seaux de
169. uctur comme suit e Le premier chapitre traite de l architecture des r seaux lectrique de distribution MT e Le deuxi me chapitre tudie les quipements de protection des r seaux lectriques MT e Le troisi me chapitre traite des diff rents types des protections lectriques e Dans le quatri me chapitre 1l est question des techniques de recherche et identification de d fauts de c ble MT e Dans le dernier chapitre on pr sente les discussions des diff rents r sultats des essais r alis s Ce travail se termine par une conclusion g n rale dans laquelle on r sume les principaux r sultats obtenus et on num rera les perspectives ce travail Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT I 1 Introduction Le principe du r seau de distribution d nergie lectrique c est d assurer le mouvement de cette nergie active ou r active en transitant par des lignes ou c bles HTA 30 et 10 KV et entre les diff rents postes de livraison postes sources HTB HTA et les consommateurs BT 400 230 V 1 L architecture d un r seau de distribution lectrique moyenne tension MT ou HTA est plus ou moins complexe suivant le niveau de tension la puissance demand e et la s ret d alimentation requise Selon la d finition de la Commission Electrotechnique Internationale CET un poste lectrique est la partie d un r seau lectrique situ e en un m me lieu comprenant principalem
170. ue 30 kV ARRIVEE T R 1 400 Cu OU O 25 25 5 3 p lt N 0 EURE CE RE HS 390 ES R s4 o n T E 45365 27595 20817 14827 24695 30 Tab 2 Caract ristiques des r seaux lectriques 10 et 30 kV W N W Un p lt U9 CN N OU O9 O 113 Annexe Caract ristiques de r seau de distribution MT de Constantine 1 1 4 Courbe de charge 120 I Arriv e T R 1 8 10 12 14 et 16 18 20 22 24 8 10 12 14 s 16 18 20 22 24 a Arriv es 30 KV b Arriv es 10 kV Fig 2 Courbe de charge des arriv es transformateurs A urant lectrique Courant lectrique A 14 16 14 16 Heures H Heures H a D parts aliment par T R N 2 b D parts aliment par T R N 3 Fig 3 Courbe de charge des d parts 30 kV I EL KANTARA 1 DJEBEL OUAHCHE I EL KANTARA 2 EL KANTARA 4 2000 LOGTS M COMP FRAY ABRI FAMILIAL T
171. un clateur ne s teint pas toujours de lui m me lorsque la tension appliqu e redevient normale Les clateurs doivent donc tre utilis s conjointement avec un dispositif de protection contre les d fauts la terre ext rieurs la cuve du transformateur IIL 3 6 Protection interne IIL 3 6 1 Protection par Buchholz Les arcs qui prennent naissance l int rieur de la cuve d un transformateur d composent certaine quantit d huile et provoquent un d gagement gazeux Les gaz produits montent vers la partie sup rieure de la cuve de transformateur et de l vers le conservateur travers un relais m canique appel relais BUCHHOLZ Fig HI 9 Ce relais est sensible tout mouvement de gaz ou d huile Si ce 56 Chapitre III Les diff rents types des protections lectriques mouvement est faible il ferme un contact de signalisation alarme BUCHHOLZ Par ailleurs un ordre de d clenchement est mis au moyen d un autre contact qui se ferme en cas de mouvement important Les gaz restent enferm s la partie sup rieure du relais d o ils peuvent tre pr lev s et leur examen permet dans une certaine mesure de faire des hypoth ses sur la nature de d fauts 17 Siles gaz ne sont pas inflammables on peut dire que c est l air qui provient soit d une poche d air ou de fuite d huile Siles gaz s enflamment il y a eu destruction des mati res isolantes donc le transformateur doit tre mis hors
172. unifilaire MARCH COUDIAT PALAIS RHUMEL ESPLANADE S TIF CASINO BR SILLONS Terp fg RAME II IRRRRIRRE EL RAME I ARRIIV E ARRIIV E MANSOURAH I MANSOURAHI II Fig 13 Sch ma unifilaire du poste r partition 10 kV BR CHE 2 3 2 Caract ristiques de r seaux lectrique HTA SECTION LONGUEUR LONGUEUR CHARGE DE C BLE AERIEN SOUTERRAIN POINTE mm ARRIV ES ET D PARTS HTA Tab 7 Caract ristiques de r seau lectrique 10 kV aliment part poste BR CHE 121 Annexe Caract ristiques de r seau de distribution MT de Constantine 2 3 3 Courbe de charge 160 PALAIS CASINO BRESILLONS RHUMEL COUDIAT ESPLANADE MARCHE SETIF 140 120 LT a gt Heures H Fig 14 Courbe de charge des d parts 10 kV aliment par poste r partition BR CHE 2 4 Poste R partition CREPS 2 3 1 Sch mas unifilaire ARRIV E ARRIV E CREPS I CREPS II COUPLAGE T S A R SERVE 1 SONADE SOMEDEX R SERVE 2 Fig 15 Sch ma unifilaire du poste r partition 10 kV CREPS 2 4 2 Caract ristiques de r seaux lectrique HTA 2 2 LONGUEUR LONGUEUR CHARGE DE ARRIVEES ET DEPARTS SECTION AERIEN SOUTERRAIN POINTE HTA mm ARRIV E CREPS 1 185 Al Tab 8 Caract ristiques de r seau lectrique 10 k
173. ur Te 2 La quantit de chaleur emmagasin e T par le transformateur par l vation de sa temp rature Fig HL 12 Diff rentes temp ratures au transformateur IIL 3 6 4 La protection par DGPT Le DGPT D tecteur Gaz Pression et Temp rature est un dispositif de protection utilis pour les transformateurs isolement liquide Ce dispositif d tecte les anomalies au sein du di lectrique liquide telles que mission de gaz l vation de pression ou de temp rature et provoque la mise hors tension du transformateur Il est principalement destin la protection des transformateurs immerg s tanches remplissage total Pour un d faut grave le d gagement gazeux est recueilli en un point haut au relais une accumulation trop importante provoque une alarme 17 II 4 Protection des transformateurs HTA BT Ce type des transformateur est prot g par des fusibles HTA et le choix de calibre des ces fusible suite au tableau II 1 suivant 18 Tension Tension Puissance des transformateurs HTA BT kVA de service assign e Tab HI 1 Choix de calibre de fusible HTA pour protection transformateur HTA BT 59 Chapitre III Les diff rents types des protections lectriques II 5 Protection des D parts HTA 18 19 IIL 5 1 Protection maximum de courant phase Ce seuil prot ge la ligne contre les surcharges inadmissibles Premi re seuil L gt et les court circuits entre phases Deuxi me s
174. urant secondaire circulant effectivement Im courant magn tisant E force lectromotrice induite Vs tension de sortie Lm self de magn tisation saturable quivalente du TC Flux magn tique Rtc r sistance secondaire du TC Rfil r sistance de la filerie de connexion Rc r sistance de charge Suite la figure II 8 le courant secondaire est l image parfaite du courant primaire dans le rapport de transformation Mais le courant de sortie est entach d une erreur due au courant de magn tisation Un TC a une courbe de magn tisation unique une temp rature et une fr quence donn es Elle caract rise avec le rapport de transformation son fonctionnement Cette courbe de magn tisation Fig II 9 tension Vs fonction du courant magn tisant Im peut tre divis e en trois zones 31 Chapitre II quipements de protection des r seaux de distribution MT 1 Zone non satur e Im est faible et la tension Vs donc Is augmente de fa on quasi proportionnelle au courant primaire 2 Zone interm diaire Il n y a pas de r elle cassure de la courbe et 1l est difficile de situer un point pr cis correspondant la tension de saturation 3 Zone satur e la courbe devient quasiment horizontale l erreur de rapport de transformation est importante le courant secondaire est d form par la saturation Vs Zone satur e Zone interm diaire Zone non satur e de lin arit
175. urce 1 Source 2 Source 3 F ou O F F Jeu de barres HTA D parts HTA Fig I 9 Architecture d un jeu de barres sans couplage avec trois sources 1 5 4 2 Fonctionnement Les 3 sources peuvent fonctionner en parall le ou l une en secours des deux autres En cas de d faut sur le jeu de barres ou maintenance de celui ci les d parts ne sont plus aliment s L 5 5 Trois jeux de barres avec couplages et trois sources 1 5 5 1 Architecture Source 1 Source 2 Source 3 F F F ou O F ou O Jeu de barres HTA D parts HTA Fig 10 Architecture de trois jeux de barres avec couplages et trois sources 11 Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT 1 5 5 2 Fonctionnement Les 2 disjoncteurs de couplage peut tre maintenus ouverts ou ferm s S ils sont ouverts chaque source alimente sa section de barres En cas de perte d une source le disyoncteur de couplage associ est ferm e une source alimente 2 sections de barres et l autre 1 section de barres En cas de d faut sur une section de barres ou maintenance de celle ci une partie seulement des d parts n est plus aliment e I 5 6 Sources et D parts en DUPLEX I 5 6 1 Architecture Source 1 Source 2 Couplage JB 1 O Double de jeu de barres HTB JB2 D p 1 D p 2 D p 3 D p 4 Vers jeu de barres HTA Fig 1 11 Architectur
176. ure d un jeu de barres sans couplage avec trois sources 11 Fig 10 Architecture de trois jeux de barres avec couplages et trois sources 11 Fig I 11 Architectures de couplage des sources et d parts en DUPLEX 12 Fig 12 Architectures des jeux de barres avec deux attaches par d part et deux sources 13 Fig 13 Architectures des deux doubles jeux de barres coupl s entre eux 14 Fig 14 R seau HTA radial en simple antenne 15 Fig 15 R seau HTA radial en double antenne sans couplage 16 Fig 16 R seau HTA radial en double antenne avec couplage 17 Fig 17 a R seau HTA en boucle ouverte 18 Fig LL7 b R seau HTA en boucle Termes nikde rian rr sas emmeces 19 Fig 18 R seau HTA en double d rivation 20 Fig 19 Architecture g n rale d un poste abonn HTA BT 21 Fig 20 Poste abonn aliment en coupure d art re 21 Fig 21 Poste abonn aliment en double d rivation 8 22 Fig II 1 Fonctionnement d une s lectivit amp rem trique 2 26 Fig II 2 Principe de la s lectivit chronom trique
177. v nient du syst me DUPLEX est qu il ne permet pas les permutations automatiques En cas de d faut chaque permutation effectuer dure plusieurs minutes et n cessite la mise hors tension des jeux de barres 1 5 7 Deux jeux de barres avec deux attaches par d part et deux sources 1 5 7 1 Architecture Source 1 Source 2 Couplage JB 1 Double de jeu O de barres HTB JB 2 D p 1 D p 2 D p 3 D p 4 D parts HTA Fig 12 Architectures des deux jeux de barres avec deux attaches par d part et deux sources 1 5 7 2 Fonctionnement Le disjoncteur de couplage est maintenu ouvert en fonctionnement normal Chaque d part peut tre aliment par l un ou l autre des jeux de barres suivant l tat de sectionneurs qui lui sont associ s un seul sectionneur par d part doit tre ferm 13 Chapitre I Architectures des r seaux lectriques de distribution MT Par exemple la source 1 alimente le jeu de barres JB 1 et les d parts D pl et D p2 La source 2 alimente le jeu de barres JB 2 et les d parts moyenne tension D p 3 et D p 4 En cas de perte d une source le disjoncteur de couplage est ferm l autre source assure la totalit de l alimentation En cas de d faut sur un jeu de barres ou maintenance de celui ci le disjoncteur de couplage est ouvert et l autre jeu de barres alimente la totalit des d parts L 5 8 Deux doubles jeux de barres coupl s entre eux I 5 8 1 Arch
178. viter les re claquages Conserver le vide indispensable pour garder les performances de coupure pendant la dur e de vie de l appareil C est en MT que cette technique est la plus employ e des disjoncteurs d usage g n ral sont maintenant disponibles pour les diff rentes applications avec tous les pouvoirs de coupure habituels jusqu 63 KA Ils sont utilis s pour la protection et la commande IL S5 5 Fusible moyenne tension IL 5 5 1 G n ralit s Les fusibles moyenne tension Fig IL 20 offrent une protection des dispositifs de distribution moyenne tension de 3 36 kV contre des effets dynamiques et thermiques caus s par les court circuits plus lev s que le courant minimal de coupure du fusible Etant donn leur faible co t d acquisition et ne n cessitant aucune maintenance les fusibles moyenne tension sont une excellente solution pour la protection de diff rents types de dispositifs de distribution Des r cepteurs moyenne tension transformateurs moteurs condensateurs etc Des r seaux de distribution lectrique publique et industrielle Ils offrent une protection s re contre des d fauts importants qui peuvent survenir d une part sur les circuits moyenne tension d autre part sur les circuits basse tension Cette protection peut tre accrue en combinant les fusibles avec des syst mes de protection basse tension ou un relais de surintensit Les caract ristiques les plus import

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