ct174 - protection des réseaux HTA industriels

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  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

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    n 174protection desrseaux HTA

    industriels ettertiaires

    Andr SASTRE

    Ds 1966 il se spcialise dans lesmesures lectrotechniques et lesautomatismes industriels.Ingnieur autodidacte en 1971.Il entre chez Merlin Gerin en 1988 etparticipe la cration de lactivitProtection-Contrle-Commande HTA.

    Il est maintenant charg delanimation du rseau commercialpour cette activit.

    CT 174 dition dcembre 1994

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    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.2

    lectrisation :action de communiquer une chargelectrique un corps, tat dunepersonne relie un lment sous

    tension.lectrocution :mort accidentelle cause par le courantlectrique, phase ultime dellectrisation.

    HTA et HTB :les niveaux de tensions font lobjet dediffrents classements selon lesdcrets, les normes, et autresspcifications particulires telles cellesde certains distributeurs dnergie, ainsien ce qui concerne les tensionsalternatives suprieures 1 000 V :s

    le dcret franais du 14 novembre1988 dfinit deux domaines detension : HTA = 1 kV < U 50 kV,HTB = U > 50 kV.s la publication CEI 71 prcise desgammes de tensions les plus levespour le matriel :s gamme A = 1 kV < U < 52 kV,s gamme B = 52 kV U < 300 kV,s gamme C = U 300 kV.

    AMDEC :mthode dtude, Analyse des Modesde Dfaillance, de leurs Effets et deleur Criticit, dans laquelle selon une

    dfinition de la CEI 812 un mode dedfaillance est un effet par lequel onobserve la dfaillance dun lment dusystme tudi.

    BTA et BTB :catgories de tensions dfinies par le

    dcret du 14 novembre 1988 :

    s en alternatif

    50 V < BTA 500V500 V < BTB 1000V

    s en continu (taux dondulation < 10 %)

    120 V < BTA 750V750 V < BTB 1500V

    Ces deux catgories sont regroupesdans le domaine I selon la CEI 364 et

    NF C 15-100,

    courant diffrentiel rsiduel :somme vectorielle des courants

    parcourant tous les conducteurs actifs(phases et neutre) dun circuit en unpoint de linstallation (aussi appel

    courant rsiduel).

    Une rvision est prvue, elle retient

    seulement deux gammes :

    s gamme I = 1 kV < U 245 kV,

    s gamme II = U 245 kV.

    mesure RMS -Root Mean Square- :valeur du courant efficace, courants

    harmoniques compris =

    Ieff = Ih12

    + Ih3

    2

    + Ih5

    2

    + ... + Ihn

    2

    + ...

    avec

    h1 = harmonique de rang 1,

    h3 = harmonique de rang 3,

    hn = harmonique de rang n.

    Pcc :puissance de court-circuit.

    stabilit dynamique dun rseau :

    facult qua un rseau, comportantplusieurs machines tournantes

    asynchrones et synchrones,

    de reprendre un fonctionnement normal

    la suite dune perturbation brutale

    ayant entran une modification

    provisoire (cas dun court-circuit)

    ou dfinitive (ouverture dune ligne)

    de sa configuration.

    lexique

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    protection des rseaux HTAindustriels et tertiaires

    sommaire

    1. protection lectrique et sret les consquences dun p. 4dfaut lectrique

    le besoin de lexploitant p. 4

    la structure dun rseau p. 4lectrique

    le plan de protection p. 5

    la slectivit p. 7

    la fiabilit des protections p. 8

    les fonctions de protection p. 8et de contrle-commanderunies

    2. les types de slectivit et slectivit ampremtrique p. 10

    slectivit chronomtrique p. 10

    slectivit logique p. 11

    protection diffrentielle p. 12

    protection directionnelle p. 14

    protection minimum p. 15dimpdance

    la slectivit optimale p. 16

    synthse demploi des p. 18diffrents types de protections

    3. emploi des protections prcautions de choix et p. 19demploi des protections

    prcautions relatives p. 20aux capteurs

    prcautions relatives p. 21au rseau

    4. guide de choix p. 225. conclusion p. 24

    6. informations pratiques donnes ncessaires p. 25pour raliser une tudede slectivit

    diagramme de slectivit p. 25

    7. bibliographie p. 27

    La protection des rseaux lectriquesncessite la mise en uvre denombreuses et diffrentes techniquesdont lorganisation, ou plan deprotection, ncessite les comptencesdun spcialiste.

    En effet, ce travail impose de connatreles rglements et les normes, maisaussi de concilier des aspects technico-conomiques qui parfois sopposent.Ce spcialiste doit satisfaire le besoinde lexploitant en termes de scurit etde disponibilit de lnergie lectrique.Latteinte de cet objectif de sretdpend pour une trs grande part de laslectivit entre les dispositifs deprotection.

    Pour permettre un non spcialiste dedialoguer utilement avec le concepteurdune installation lectrique HTA, ceCahier Technique aborde simplementces techniques de protection et deslectivit. Un lecteur dj informpourra entamer sa lecture partir dudeuxime chapitre, et un praticien seporter directement au chapitre trois.

    de protection

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    fig. 1 : il y a slectivit entre les protections A

    et B ainsi que B et C lorsque pour tout dfaut

    en aval de A, seul le disjoncteur A souvre,

    alors que le courant de dfautId a aussi t

    dtect par B et C.

    le besoin de lexploitant

    Si ce besoin devait tre exprim par unseul mot, ce serait SRET.Ce mot a plusieurs acceptions (cf.Cahiers Techniques n 134 et 144),dans ce document les deux sensretenus sont :s scurits disponibilit,mais abords sous langle desprotections lectriques.

    Ainsi, les dispositifs de protection ontune forte incidence sur la scurit, carils doivent liminer au plus vite undfaut pour protger les personnes etles biens contre ses consquences

    (accident corporel, dgt matriel).

    Ces mmes dispositifs influentfortement sur la disponibilit, car :s leur slectivit limite la zone affectepar un dfaut,s ils minimisent le dlai dertablissement de la tension,s par leurs auto contrles, mieux leursauto diagnostics, ils rduisent le risquede non fonctionnement et dedclenchement intempestif,s ils donnent lexploitant la possibilitde diagnostiquer distance (cest lafonction communication),

    s ils peuvent intgrer desautomatismes de reprise de service(relestage, squences de redmarrage,permutation...).

    Il convient de remarquer que la scuritsoppose la disponibilit puisque lesdispositifs automatiques de protectionprovoquent souvent des interruptionsde service. Ainsi le niveau de sretretenu pour une installation est lersultat dun compromis qui tientcompte dune multitude de choixformaliss par le plan de protection.

    En consquence toute modification, encours dtude ou ultrieure, doit tresoigneusement analyse quant sesrpercussions sur la scurit et ladisponibilit. Pour cela, les diffrentsniveaux de sret recherchs sur unrseau doivent imprativement trefixs :s ds ltude de conception, donc bienavant le choix des constituants,s et lors du choix du mode de conduite.

    la structure dun rseau

    lectriqueElle est souvent reprsente par unschma unifilaire qui prcise lesprincipaux constituants du rseau(transformateur, alternateur,machines,) et comment ils sont lisentre eux (ligne, jeu de barres, ). Leniveau de continuit de service dpendfortement de sa structure.

    En effet les types de protections et lestechniques de slectivit sont choisis selonle schma retenu (en antenne, doubledrivation, boucle, simple ou double jeu debarres,...), mais aussi selon la positionrelative des constituants (cf. CahierTechnique n 169).Pour satisfaire le besoin de lexploitantle plus conomiquement possible, lamthode suivante peut tre conseille,elle comporte quatre phases :1 - se fixer les objectifs de sret parzone dutilisation de lnergie,2 - crer une structure de rseau enpartant des utilisations (schmaunifilaire),3 - laborer le plan de protection quiprcise le choix des techniques deprotection et ltude de slectivit,

    les consquences dundfaut lectriqueLes consquences dun dfautlectrique sont multiples, parfois nonvidentes, priori difficiles imaginer,voici quelques exemples :s en aval du dfaut, le rseau mis horstension entrane un arrt partielet inopin de lexploitation ;s le sige du dfaut est souventendommag, do dmontage,rparation, remplacement, retour

    en usine, expertise... ;s pendant la dure du dfaut, lepersonnel est confront un risquedlectrisation, de brlures(effets thermiques), voire mme detraumatismes (projection ou chute).

    Des consquences peuvent treressenties galement sur les partiessaines du rseau, par exemple lorsdun court-circuit :s chute de tension prjudiciable auxaccrochages lectriques, auxautomates et quipementsinformatiques.

    s perte de stabilit des machinestournantes qui peut, mme aprslimination du dfaut, saggraverjusqu entraner leffondrement totalde la distribution et des sources desecours prvues pour assurer lacontinuit de lalimentation.

    Ainsi donc, dans presque tous les cas,un dfaut provoque une interruptiondalimentation et de production.Interruption qui, du fait des contraintesconomiques, est de moins en moinsacceptable.Larrt dexploitation peut cependant

    tre circonscrit une zone du rseauselon :s le lieu du dfaut,s lefficacit des protections,s la technique de slectivit miseen uvre.Cette rduction du risque dinterruptionest obtenue par un plan de protectionbien tabli. Le rle des protections estde provoquer rapidement la mise horstension de la partie du rseau affectepar le dfaut afin den limiter lesconsquences. La slectivit vise nemettre hors tension que cette partie durseau et seulement celle-ci (cf. fig. 1).

    1. protection lectrique et sret

    C

    B

    A

    dI

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    4 - vrifier que les objectifs de sretsont tenus.Si ce nest pas le cas, il faut modifierpartiellement la phase 2 (structure),

    puis recommencer les phases 3 et 4.Pour les seules tudes de disponibilitles concepteurs peuvent utiliser dessystmes experts. Par exemple lesystme ADELIA est courammentemploy lors des tudes de rseaux dedistribution dnergie confis laSocit Merlin Gerin. Ces systmestravaillent partir des donnes defiabilit AMDEC -Analyse des Modesde Dfaillance, de leurs Effets et deleur Criticit- et des arbres dedfaillance (cf. Cahier Techniquen 144). Il est ainsi possible de chiffrer

    la disponibilit de diffrentes structurespour ensuite slectionner la plusadquate.

    le plan de protectionCest un ensemble cohrent et efficacede protections choisies dans le but desatisfaire aux objectifs de disponibilitde lnergie, de scurit des personneset des quipements.Le plan de protection prcise lesconditions daction et de non action desprotections en priode de dfauts, lorsdes transitoires normales (dues auxmanuvres dexploitation, parexemple), mais aussi en prsencedharmoniques, de perturbationsinduites et/ou rayonnes...

    Le plan sappuie sur des donnesgnrales et inhrentes linstallationconsidre, telles que :s les rglements,s les normes,s les habitudes,s les conditions dexploitation,s les rcepteurs,s le rgime de neutre,s la coordination des protections,s les consquences dun dfaut,s la prsence de diverses sourcesdnergie (ou non).

    Toutes ces donnes rpertorient lesdiffrents risques potentiels qui sonttrs varis, souvent interdpendants etdifficilement quantifiables. Parexemple :s ceux lis la structure du rseau (enantenne, en boucle ferme, sources enparallle, dlestage, rgime deneutre,...), qui sont relis au type dergime de neutre retenu, mais aussi lenvironnement (voie daccs,humidit, altitude,).

    s ceux inhrents aux rcepteurs : untransformateur nest pas sujet auxmmes risques quun moteur, unlaminoir na pas les mmes contraintes

    quun concasseurEn final, pour tous les constituants durseau, y compris les gnrateurs, lesconducteurs et les rcepteurs, le plande protection dfinit au minimum leschoix et rglages des dispositifs deprotection contre les dfauts de court-circuit phase-phase et phase-terre.

    Les rglementsCe sont tous les textes de loi, ou ayantvaleur de loi, qui imposent des choixincontournables (par exemple : enFrance le dcret concernant laprotection des travailleurs).

    Les normesIl faut toujours considrer les normesapplicables linstallation concerne.Pour les installations lectriques lesnormes appliquer dpendent desniveaux de tension de chaque circuit etsont gnralement assujetties diffrents paramtres. Ainsi, en Francela norme NF C 13-200 qui a pourdomaine dapplication Les installationsprives haute tension prend aussien compte le climat et lenvironnement.

    Les habitudesBien quelles concernent les choix destructure, de type de protection commede mode dexploitation, les habitudesne sont pas toujours crites.Cependant leur application rendlexploitation plus aise : lutilisateurnest ainsi confront qu des principesde fonctionnement quil connat bien.

    Les conditions dexploitationConduite centralise ou non du rseau,possibilit de conduite locale,constitution des quipes, astreinte surplace ou non, dlai dintervention, etc,sont autant de conditions qui influent

    sur le plan.Les rcepteursTous les rcepteurs ont leur propreinfluence : les moteurs par leurscaractristiques de dmarrage, lesalternateurs par leurs ractances, lestransformateurs par leur tension decourt-circuit, les cbles par leurscapacits et leurs tenues au court-circuit,

    Le rgime de neutre(cf. Cahier Technique n 62)Le schma des liaisons du rseau laterre, ou rgime de neutre, est

    dtermin en fonction du niveaurecherch pour :s la scurit du personnel et desquipements,

    s les impratifs de continuit de service.Il doit tenir compte :s de la qualification du personneldexploitation,s des risques de dtrioration dumatriel,s de la volont de limiter lessurtensions.

    Le rgime retenu affecte la valeur ducourant de dfaut terre fixe par lesystme de mise la terre, valeur quirsulte dun compromis entres avoir un courant suffisamment fortpours

    raliser un bonne slectivit : lecourant rsiduel doit tre dtect sanstre confondu avec les courantscapacitifs des liaisons saines (cbles),sse protger contre les surtensionspar rduction dimpdance entre lerseau et la terre ;set avoir un courant faible pour limiter lesdgts (notamment dans les machinestournantes et les transformateur) maisaussi les risques dincendie ou dexplosiondans les zones sensibles (ptrochimie,mines,).

    Pour une installation existante, lesprotections mises en uvre et ltude

    de slectivit sont directementinfluences par le rgime de neutreexistant.

    Pour une installation nouvelle, ltudede slectivit permet de valider lesoptions retenues (rgime de neutre,valeur maximale du courant de dfautterre et lemplacement adquat dusystme de mise la terre), sinondaider faire dautres choix.

    La coordination des protectionsPar coordination il faut comprendremettre en harmonie le fonctionnementdes dispositifs de protection, et plus

    prcisment veiller leur slectivit.

    Il est rare quun rseau de distributionlectrique soit totalement indpendantdune autre installation, en particuliercette coordination est imprative entres le rseau de linstallation projete etcelui de linstallation existante,ou entres le rseau de linstallation projete etle rseau amont et/ou public.

    Son tude se fait partir :s des courbes de fonctionnement desprotections, par exemple il est judicieuxde prvoir une protection temps

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    notamment ncessaire de doublerles fusibles par des protectionsindirectes pour assurer la slectivitlorsque les courants de dfaut peuvent

    tre de faible intensit (forte impdancelors du dfaut ou puissance limite dela source) ; cas prsent dans lafigure 2b oIcctransformateur >> Iccalternateur.

    Une solution pratique est le tlrglage,mais la solution idale est la tlvalidationou choix distance de valeurs prdfinieset testes (cf. fig. 2c).

    extrmement inverse pour secoordonner avec un fusible ;s des temps de dclenchement(slectivit).

    Nota : les distributeurs publicsdnergie lectrique imposentgnralement des rglages maximauxapplicables au poste de livraison (enFrance, EDF demande pour les postesHTA 20 kV un temps de 0,2 s).

    Une tude de coordination, prcise lestemps dlimination des dfauts quidoivent tre :s satisfaisants pour la scurit dupersonnel,s conformes la tenue du matriel,(chauffement, tenue aux effortslectrodynamiques),

    s slectifs avec les installationsvoisines.

    Les consquences dun dfautCe sont les accidents corporels, lesdgts voire destructions de matriel,les pertes de production...Elles sont estimes en termes derisques :

    s pour le personnel, partir du courantde dfaut, de llvation du potentieldes masses accessibles, delimpdance des circuits de terre...Ils diminuent si le temps de contact,direct ou indirect avec une partie sous

    tension, est court.s pour le matriel, partir de sa tenuethermique et/ou lectrodynamique, desprobabilits de brlage ou de perforationdes tles de circuits magntiques desquipements, de sa sensibilit auxmanques ou baisses de tension.sles chauffements et effortslectrodynamiques affectent plus ladure de vie du matriel lorsquils sontimportants et maintenus. Lesinterrompre rapidement vite unvieillissement rapide (fatigue) dumatriel.s

    les manques de tension, souvent dus un dfaut dtect par un appareil deprotection. Ils concernent tout le rseauaval.- ils peuvent tre brefs, cest le cas decoupures suivies de renclenchementsautomatiques ou de permutation desource. Ils gnent surtout les matrielslectroniques (rgulation,informatique,), moins les machines forte inertie (four, ventilateur,).- ils peuvent tre longs du fait destravaux pralables de remise en ordreavant la remise sous tension, et alorsaffecter financirement lentreprise.

    sles baisses de tension, souvent dues un court-circuit. Elles sont plusimportantes lorsquelles sont prochesdu point de dfaut, elles peuvent tre

    source de graves dsordres, mme surles parties saines du rseau.Limiter la dure de tous ces dfauts detension contribue rduire leursincidences sur les utilisations.

    s selon le type dquipement (moteurssynchrones ou asynchrones,transformateurs enrobs ou immergs,alternateurs).

    s en fonctionnement spar du rseaude distribution publique, selonlimportance relative des puissancescumules des machines tournantes(moteurs et alternateurs) il est possible

    quune perte de stabilit entraneleffondrement total de la distribution etdes sources de secours sensesassurer la prennit de lalimentation.Il est noter que mme aprsllimination du dfaut, cette perte destabilit peut saggraver.Le maintien en service de toutes lesmachines tournantes, synchrones etasynchrones, est dautant plusprobable que le creux ou manque detension est de plus courte dure.En rsum il savre que la rapiditdlimination dun dfaut est essentiellepour rduire les risques, de plus elle

    amliore la disponibilit et lamaintenabilit.

    Une fois estimes, les consquencesdun incident sont discutes pourfinalement tre acceptes ou refuses,avec des dispositions particulires :s slectivit partielle,s transformateur disolement,s rgime de neutre temporaire,s protection chronomtrique ou logique,s autorisation ou non du fonctionnementdes sources en parallle,s gnrateur homopolaire sur jeu debarres,s etc.

    Prsence de sources diversesLorsquun rseau peut, pendantcertaines priodes, tre aliment selondes configurations et des sourcesdiffrentes, il faut pour chaque cas,dterminer les courants de court-circuitphase-phase et phase-terre. Ils sontgnralement trs diffrents et leurconnaissance est indispensable pourassurer la protection et la slectivitdans tous les cas. Les protectionsncessitent alors des seuils ettemporisations diffrents selon lesconfigurations (cf. fig. 2a). Il est

    fig. 2 : exemple dintrt de la tlvalidation.

    Lors du changement de la source

    dalimentation, il est ncessaire dadapter

    les rglages des protections des dparts par

    changement de seuil (a) et/ou mise en

    service de protection complmentaire (b).

    La tlvalidation (c) amliore la sret

    (disponibilit et scurit).

    t (s)

    (kA)I

    G

    a

    fusible f

    I

    t (s)

    (kA)I

    protection indirecte P

    qui double le fusible

    lors de l'alimentation

    par seul.G

    courbe cc de G

    b

    G

    tlvalidation

    des rglages

    prdfinis

    f Pavec

    dlestage

    avec

    dlestage

    1MVA 800 kVAc

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    la slectivitLa slectivit consiste ne mettre horstension que la partie du rseauconcerne par un dfaut et seulementcelle-ci. Elle organise lesdclenchements, des diffrentsdispositifs de protection phases etterre, qui doivent tre les plus rapidespossible (cf. Cahier Technique n 62).

    Pour cela chaque installation faitnormalement lobjet dune tude deslectivit. Son but est de confirmerque tout dfaut envisageable sera bienlimin dans les limites techniquesfixes pour le matriel dinstallation(ex. : pourvoir de coupure) et pour lesutilisations (ex. : dure maximaledinterruption). Pour ce faire,

    larchitecture la plus approprie estrecherche en plaant ou non desprotections en tel ou tel point delarborescence du rseau lectrique.

    Contenu dune tude de slectivitDans la pratique, une tude deslectivit consiste dterminer lesdiffrents rglages (temporisations etseuils) des appareils de protection touten vrifiant la compatibilit entre lestemps dintervention dfinis pour lesappareils amont et ceux dfinis pour lesappareils aval.

    Une telle tude est un travail important

    car :s elle considre les diffrentes valeursdes courants de dfauts pouvantapparatre en diffrents points dunrseau ;s elle vrifie que chaque dfautprobable peut tre limin par deuxprotections diffrentes, pour palierlventuelle dfaillance de la protectionla plus proche ou dun de ses lmentsassocis tels que filerie, rducteurs,disjoncteur, connectique...

    A noter que les rglages des appareilsen amont du rseau (arrive) sontsouvent imposs par le distributeurdnergie, et ceux des appareils en aval(dparts) le sont par le circuit de plusforte puissance.

    Prsentation dune tude deslectivitUne telle tude doit comprendre :sla description des modes

    dexploitation retenus pour ltude,sun schma unifilaire simplifi,sles diagrammes de slectivit, ceuxdes protection de phases, et ceux desprotections de dfaut terre,sune note technique,sle carnet de rglage.

    s schma unifilaire simplifi.Il reprsente lossature du rseau, lesorganes de manuvres essentiels, lesprotections repres (cf. fig. 3a).

    s diagrammes de slectivit.Sur ces diagrammes (cf. fig. 3b) sont

    visualiss les courbes dedclenchement de chacune desprotections avec leurs represcorrespondants ceux nots sur le

    schma unifilaire (cf. fig. 3a).s note technique.Elle dcrit les principes de slectivitqui ne peuvent pas tre reprsentspar les diagrammes (slectivitslogique et diffrentielle par exemple).Elle prsente et explique les rsultats,notamment la dure de dclenchementobtenue au niveau du disjoncteur dette. Elle signale les risques et sincessaire propose des solutions qui,comme indiqu prcdemment,peuvent influencer larchitecture de

    3

    4

    2

    1

    BT

    HBT

    HTA

    a

    t (s)

    (kA)I

    0,7

    en

    BT

    en

    HTA

    en

    HTB

    niveaux des

    courants de

    court-circuit

    421 3

    b

    fig. 3 : exemple dun schma unifilaire (a) et du diagramme de slectivit de ses protections (b).

    A noter que, pour tre compars, lesIcc sont exprims un mme niveau de tension.

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    distribution. Quelques exemples sontdonns dans le tableau de la figure 4.Cette liste non exhaustive montre lesliens importants entre les tudes :

    sdarchitecture,sde courants de court-circuit,sde slectivit.Entreprendre ces tudes ds le dbutdun projet savre doncparticulirement utile.

    s carnet de rglage.Ce document runit toutes les valeursde rglage de toutes les protections.Indispensable lors de la mise enservice, il est laboutissement de ltudede slectivit.

    la fiabilit des protectionsLa fiabilit des protections est un facteuressentiel de la scurit et de ladisponibilit dune installation lectrique.Les constructeurs de dispositifs deprotection poursuivent, lors dudveloppement et de la fabrication, undouble objectif :

    s tre sr du dclenchement scurit,

    s ne pas avoir de dclenchement

    intempestif

    disponibilit.

    Cet objectif est maintenant atteint avecdes protections technologie

    numrique, car :

    s aprs avoir subi, en conception et

    fabrication, de nombreux tests decompatibilit lectromagntique, elles

    peuvent tre places dans desenvironnements svres ;

    s une fois installes :

    sen permanence, elles pratiquent des

    auto-contrles (cest la fonction chiende garde),

    slors dune dfaillance, elles

    fournissent un auto-diagnostic qui

    indique la cause et ainsi diminue letemps dindisponibilit.

    Toutefois, quel que soit le type deprotection, lobjectif global ne peut tre

    atteint que si :

    s les capteurs sont de bonne qualit,

    s lalimentation auxiliaire est fiable,

    s la mise en uvre est correctement

    effectue et les rglages bien faits.

    les fonctions de protectionet de contrle-commanderuniesLes dispositifs de protections, avec lescapacits de travail tendues desmicroprocesseurs (cf. fig. 5),

    remplissent de nombreuses fonctions :

    s ainsi, ils traitent linformation fourniepar les capteurs de courant et de

    tension , ils affichent diverses mesures(I, W, cos , P, Q, etc.) et ralisent lesdiffrentes protections paramtres.

    s en plus ils peuvent aussi remplir desfonctions locales dautomatisme :

    sla permutation (ou transfert

    automatique),

    s

    le pr-traitement des alarmes,sla mmorisation des informations(dclenchement, blocage...),

    slinter dclenchement entre deux

    extrmits dune ligne ou sur leprimaire et le secondaire dun

    transformateur,

    sla slectivit logique (cf. Cahier

    Technique n 2),sle dlestage - relestage.

    Ces automatismes rpartis sont aussi

    importants que la slectivit du point devue de lobjectif de continuit service.

    Ces ensembles ou units de protectionet de contrle-commande ont de plus la

    facult de pouvoir communiquer entre

    eux, en cela ils rpondent au principe

    de lintelligence rpartie.

    Par intelligence rpartie il faut

    comprendre que la dcision est laisse

    linitiative du dispositif le plus proche

    de laction accomplir :

    s un dclenchement suite un court-

    circuit se dcide et se fait

    immdiatement en amont du point de

    dfaut ;

    s un dlestage se commande selon

    limportance de la surcharge, soit auniveau de latelier (unit de gestion

    locale), soit au niveau de larrive (unit

    de gestion centrale).

    Ce principe a pour avantage de

    favoriser grandement la disponibilit et

    la gestion du rseau lectrique.En effet, ces units communiquantes

    associes des calculateurs autorisent

    la prise en compte de nombreuxparamtres qui compars des valeurs

    de rfrence permettent de dtecter

    des drives dangereuses. Une alerte

    risques rvls remdes

    incompatibilit entre les temps s revoir l'architecture pour gagnerd'intervention des protections. un ou plusieurs crans de slectivit.

    s modifier le plan de protection pourutiliser une slectivit logique oudiffrentielle.s ngocier avec le distributeur d'nergieun temps plus lev au poste de livraison.s changer la tension de distribution et/ou

    d'utilisation.

    incompatibilit entre courant de court-circuit s empcher la mise en parallle deset quipements. sources.

    s augmenter l'Ucc des transformateurs.s rajouter des inductances de limitation.s choisir d'autres quipements.

    non fusion fusible s changer le calibre des fusibles.s

    ajouter un relais de protection indirectassoci un interrupteur.s remplacer les fusibles par un disjoncteur.s modifier la source :s augmenter la puissance de court-circuit,s baisser l'Ucc du transformateur amont.

    dure d'interruption trop longue s alimenter en double drivation.s prvoir une source de remplacement

    rapide mettre en service (gnrateurde secours) et, si ncessaire, dlester les

    utilisations non prioritaires.s utiliser une permutation automatique etmotoriser l'appareil de coupure.

    fig. 4 : risques et solutions qui peuvent influencer une architecture de distribution.

  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

    9/28

    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.9

    est alors possible pour assurer une

    maintenance prdictive, par exemple :

    s un risque de blocage venir peut tre

    signal lorsque le courant de

    dmarrage dun moteur augmente defaon significative,

    s le vieillissement prmatur dun

    quipement peut tre annonc lasuite dune surcharge prolonge,

    s un prochain court-circuit peut tre

    indiqu partir de laugmentation duncourant rsiduel (baisse disolement).

    fig. 5 : Sepam, une gamme de dispositifs de protection mais aussi de contrle-commande

    base de microprocesseurs (Merlin Gerin).

  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

    10/28

    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.10

    Les protections choisies lors dellaboration du plan de protection ont

    un impact direct sur la slectivit.

    Dans ce chapitre, sont rapidement

    voqus les diffrents types deslectivit et de protection.

    Ces types de slectivit et de

    protection ont des origines diverses :

    s habitude,

    s mode dexploitation,

    s influence des distributeurs dnergie

    nationaux,s volution technologique,s techniques labores par les

    constructeurs.

    Ils perdurent car ils ont tous leurs

    avantages. Pour tre judicieux, le choix

    doit donc, en un point prcis du rseau,se porter sur lun deux : celui qui

    procure le maximum davantages.

    Cette libert doptimiser le choix estfacilite par lemploi de dispositifs

    susceptibles doffrir plusieurs solutions

    dans un mme quipement.

    slectivit ampremtriquePour assurer une slectivit de typeampremtrique, la grandeur contrleest le courant.

    Sur un rseau, un courant de court-circuit est dautant plus faible que lepoint de dfaut est loign de la source.

    La slectivit peut donc thoriquementtre obtenue en ajustant le seuil desdispositifs de protection au courant decourt-circuit prvisible selon leuremplacement dans la distribution(cf. fig. 6a).

    Ce type de slectivit, ne fait pasintervenir de dlai de fonctionnement(instantan), car chaque protection estindpendante des autres. Il estfrquemment utilis en BTA terminale.Il lest peu en HTA car les variationsrelles dun courant de court-circuitentre deux points sont trop peusignificatives (les impdances deliaison sont ngligeables), la slectivitn'est donc que partielle (cf. fig. 6b). Anoter qu'en HT gnralement un dfaut

    rCI rBI rAI

    ccCI ccBI ccAI

    (kA)I

    0

    zones de non slectivit

    Intensits

    de rglages

    Intensits

    de dfauts

    BT

    HTA

    B

    A

    C

    rCI rAIrBI

    ccCI ccAIccBI

    Intensitsde rglages

    Intensits

    de dfauts

    a

    b

    I

    fig. 6 : en thorie(a)pour raliser une slectivit ampremtrique, il faut vrifier que

    IccA >IrA >IccB >IrB >IccC >IrC.

    En pratique(b)la proximit des valeurs de rglage fait que cette slectivit nest que partielle.

    impdant volue trs rapidement endfaut franc.Linconvnient majeur de cetteslectivit est quil ny a pas de secoursde laval par lamont (pas deredondance).Enfin lhandicap essentiel de la

    slectivit ampremtrique est que leseuil dune protection est dautant pluslev quelle est proche de la source,do des risques de dgts plusimportants. Elle ne permet donc passouvent datteindre lobjectif sretdfini au chapitre 1 puisquelleprivilgie la scurit.

    slectivit chronomtriqueCette slectivit associe une notion detemps la grandeur contrle quest lecourant : une temporisation est affecte

    volontairement laction des dispositifsde protection ampremtrique.Pour cela, les seuils dintervention sontdfinis avec des temps defonctionnement croissants de lavalvers lamont. Ainsi, en amont dundfaut plusieurs dispositifs sont

    sensibiliss (redondance), et lors dundfaut seule la protection situeimmdiatement en amont de celui-cidclenche : le dfaut nest alors plusaliment et les autres protectionscessent de le voir avant datteindre leterme de leurs temporisationsrespectives.

    La vrification peut se faire parcomparaison (superposition) descourbes de fonctionnement (cf. fig. 7)qui doivent tre suffisamment espacespour assurer cette slectivit (parexemple 0,3 s).

    2. les types de slectivit et de protection

  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

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    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.11

    Cependant lorsque deux dispositifs

    contrlent un mme courant nominal

    (avec ou sans changement de tension),

    pour saffranchir des tolrances de

    fonctionnement il est ncessaire de

    prvoir aussi un cart de rglage des

    seuils denviron 20 % de laval verslamont.

    Les temporisations sont, soit du type

    temps dpendant de limportance du

    courant de dfaut, soit du type

    indpendant (cf. fig. 8).

    La slectivit chronomtrique est

    frquemment utilise car simple. Elle

    prsente cependant un inconvnient :

    le temps dintervention augmente de0,2 0,3 s chaque tage au fur et

    mesure que lon sapproche de la

    source. Un tel cart est ncessaire

    pour tenir compte des tolrances destemps de rponse des lments de la

    chane de protection (capteurs,lectronique, dclencheur et

    disjoncteur) ainsi que du temps darcdu disjoncteur aval. Ce sont donc les

    dfauts de plus forte nergie et situs

    au plus prs de la source qui sont

    aliments le plus longtemps (dgtsplus importants).

    Lobjectif sret nest pas totalementatteint, mais en appliquant cette

    slectivit entre deux ou trois tages un

    compromis satisfaisant entre la scuritet la disponibilit peut tre trouv.

    Nota 1 : du fait de sa simplicit de miseen uvre, ce type de slectivit estintressant pour protger une liaison

    entre deux sous-stations distantes.

    Nota 2 : le mixage des slectivitschronomtrique et ampremtrique est

    particulirement intressant pour

    protger le primaire duntransformateur. En effet, les diffrencesde courant de court-circuit entre les

    circuits primaire et secondaire sont trs

    significatives (cf. fig. 9). Il est alors

    possible davoir une protection rapide

    ( 100 ms) sur le circuit primaire si son

    seuil est rgl au dessus du courant Icc

    secondaire vu depuis le primaire.

    slectivit logique(cf. Cahier Technique n 2)

    Ce type de slectivit est aussi appel

    Systme de Slectivit Logique ou

    SSL. Il fait lobjet dun brevet dpos

    par Merlin Gerin et met en uvre des

    changes dinformations entre les

    units de protection. La grandeur

    contrle est le courant.

    Toutes les units de protections SSLcommuniquent via une liaison filaire

    (liaison pilote) : par ce circuit toutes les

    units sollicites par un dfaut envoient

    instantanment une impulsion dattentelogique lunit amont. Ainsi, seule la

    protection situe immdiatement en

    amont du dfaut reste libre de

    t (s)

    (kA)IccIBA

    1

    2

    1 = rglage "temps" minimal

    2 = rglage "temps" maximal

    plage de rglage "temps" = 1 2

    A = rglage "seuil" minimal

    B = rglage "seuil" maximal

    plage de rglage "seuil" = A B

    fig. 8 : courbes de dclenchement temps

    indpendant (ou constant [ ]) et

    temps dpendant (ou inverse [ ]).

    fig. 9 : les slectivits chronomtrique et

    ampremtrique appliques aux postes de

    transformation.

    fig. 7 : la superposition des courbes de

    dclenchement (a) permet de vrifier que la

    slectivit est effective entre les disjoncteurs

    A et B (b) qui dtectent le mme courant de

    dfaut Id.

    B

    A

    dI

    BT

    HTA

    t (s)

    (kA)I

    B

    A

    dI

    0,3

    a

    b

    t (s)

    (kA)I

    100 ms

    A B'

    B

    B

    rAI r1BI r2BI

    ccAI ccBI

    B

    A

    Ir1B = seuil bas 1,2 . IrA pour s'affranchir desimprcisions. Un intervalle de slectivit de

    300 ms (courbe B') est habituellement prvu en

    secours de A.

    Ir2B = seuil haut IccB, mais Ir2B IccA, dclenchement rapide 100 ms pour accepter

    la surintensit d'enclenchement.

  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

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    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.12

    fonctionner puisquelle na pas reudordre dattente logique (cf. fig. 10).Lavantage du SSL est de pouvoirraccourcir les temps de dclenchement

    (cf. fig. 11) et notamment proximitde la source :

    s soit en rglant toutes les units avecla mme temporisation,

    s soit en ayant des temps dinterventionde plus en plus courts de laval verslamont contrairement ce qui estralis avec la slectivitchronomtrique (cf. prcdent).

    Comme avec la slectivitchronomtrique toutes les protectionssitues en amont dun dfaut sontsollicites (redondance).

    fig. 10 : principe de la slectivit logique.

    Cependant, malgr la contrainte de

    devoir relier par une liaison pilote

    toutes les units de protection SSL, ce

    type de slectivit est plus satisfaisant

    dans la recherche de lobjectif de

    sret que ceux prsents

    prcdemment.

    Nota : cette slectivit est duneapplication intressante pour la

    protection des arrives et dparts dun

    mme tableau. Ici, les fils de liaison ne

    sont pas une contrainte dinstallation :ils ne parcourent que le tableau. Ils

    peuvent donc tre intgrs en usine.

    De plus cette solution autorise destemps dinterruption de dfaut sur les

    arrives infrieurs ceux des dparts.

    protection diffrentiellePar principe, en labsence de dfaut,

    les courants entrant dans chaque

    lment dune installation de

    fig. 11 : exemple dun schma unifilaire et dun diagramme de slectivit des protections

    incluant un tage de slectivit logique (entre 2 et 3).

    Ce diagramme est comparer celui de la figure 3 (les courbes modifies sont en orange). Il

    montre que, pour un mme circuit, cette slectivit permet une importante rduction des dlais

    de dclenchement (sur le disjoncteur 3 par exemple, de 0,7 0,1 s).

    distribution lectrique sont gaux,

    phase phase, ceux qui en sortent.

    La protection diffrentielle a pour rle

    de contrler ces galits, de mesurer la

    diffrence ventuelle entre deuxcourants (due un dfaut), et pour un

    seuil prdtermin de donner un ordre

    de dclenchement. Llmentdfectueux est alors isol du rseau

    (cf. fig. 12)

    Cette protection permet de surveillerune zone bien dlimite par deux jeux

    de rducteurs de courant (ou

    transformateurs de courant) : elle estauto slective et peut donc tre

    instantane. Cet avantage doit tre

    conserv dans des priodes o se

    produisent des phnomnestransitoires ; mais sa sensibilit doit

    cependant tre limite aux

    phnomnes dus des dfauts, et non

    pas dautres qui sont normaux

    (courants denclenchement, courant deDn

    D3

    D2

    D1

    dispositif en amont

    du dfaut, en attente

    (dure limite).

    dispositif en amont

    du dfaut, en attente

    (dure limite) : met

    un ordre d'attente.

    premier dispositif en

    amont du dfaut : met un

    ordre d'attente et un ordre

    de dclenchement.

    dispositif non sollicit

    (situ en aval du dfaut).

    protection

    n4

    protection

    n3

    protection

    n2

    protection

    n1

    liaison pilote

    ordre d'attente logique

    3

    4

    2

    1

    BT

    HBT

    HTA

    t (s)

    (kA)I

    0,1

    en

    BT

    en

    HTA

    en

    HTB

    niveaux des

    courants de

    court-circuit

    4321

    a b

  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

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    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.13

    de sa valeur intrinsque ou desconsquences inacceptables dunemise hors service longue sur dfaut

    La mise en uvre de ce type deprotection impose aussi certainescontraintes :

    s un TC -Transformateur de Courant-par phase chaque extrmit de lazone contrle.

    s une liaison entre les deux dispositifspour la protection diffrentielle decble. De plus avant de retenir cetteprotection il est utile de sassurer deson efficacit sur tous les types dedfauts imaginables. En effet le

    principe de dtection, souvent utilis

    pour une protection diffrentielle filspilote, fait que la sensibilit dpend de

    la phase en dfaut et du type de dfaut(phase-phase ou phase-terre).

    s pour la protection diffrentielle demachine : les extrmits des

    enroulements du ct point neutre

    doivent tre accessibles pour placertous les TC.

    s pour la protection diffrentielle de

    transformateur :

    s selon que le relais de protection estinstall dans la cellule amont ou aval, la

    filerie vers lautre jeu de TC serarelativement longue ; il est alors

    indispensable de veiller sa section

    (consommation) et son cheminement(perturbations).

    s si le rgime de neutre est trsdiffrent de part et dautre du

    transformateur, les dfauts terre ne

    sont pas tous dcelables ; ils doivent

    dans ce cas faire lobjet dun traitementparticulier.

    s pour la protection diffrentielle de jeude barres : avec certains typesdappareils tous les TC doivent avoir un

    mme rapport gal celui du plus gros

    TC. Cette protection hauteimpdance, surtout employe dans les

    pays sous influence anglo-saxonne,

    prsente de grosses difficults :

    s pour laiguillage des circuits

    secondaires des TC, lorsque le jeu de

    barres alimente de nombreux dpartsavec diffrentes configurations ;

    s pour la ralisation des fileries, car saforte impdance peut pendant le dfaut

    engendrer des surtensions sur la filerie

    au secondaire des TC. Ces surtensions

    a

    b

    point neutre

    d

    liaison

    pilote

    c

    fig. 12 : exemples demploi de la protection diffrentielle.

    a - protection diffrentielle de cble : sur dfaut les 2 disjoncteurs ouvrent,

    b - protection diffrentielle de machine, moteur ou alternateur,

    c - protection diffrentielle de transformateur : sil y a des sources en aval, sur dfaut les 2

    disjoncteurs ouvrent,

    d - protection diffrentielle de jeu de barres : sil y a des sources en aval, sur dfaut tous les

    disjoncteurs ouvrent.

    dfauts traversants dont le sige estextrieur la zone...).

    Les caractristiques des transitoiressont particulires chaque lment derseau : les protections diffrentiellessont donc technologiquementspcialises, soit :s diffrentielle de lignes et cbles,s diffrentielle de jeu de barres,s diffrentielle de transformateur,s diffrentielle de moteur,s diffrentielle d'alternateur.

    Lemploi de cette protection est limitcar elle ncessite une filerie (fils pilotesou raccordements de secondaires des

    transformateurs de courant), desrducteurs de courant, et des rglagesparticulirement soigns pour garantirles non dclenchements intempestifs.Elle est utilise chaque fois quunelimination trs rapide des dfauts estimprative :s rduction du temps amont dans unechane de slectivit chronomtrique,par suppression dun tage de cettechane,s amlioration de la stabilit dynamiquedune installation comportant desmachines tournantes,s protection supplmentaire dunlment de grande importance du fait

  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

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    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.14

    peuvent ncessiter la mise en place de

    dispositifs parasurtenseurs.

    Rappel : la slectivit logique, plus

    pratique demploi, rpond aussi auproblme du gain de temps.

    protection directionnelleCe type de protection fonctionne partir du courant, de la tension et dusens dcoulement de lnergie. Elleagit lorsque simultanment le courantou la puissance dpasse un seuil etque lnergie se propage dans unedirection anormale. Il existe desprotections directionnelles :

    s de courant phase,s

    de courant rsiduel,s de puissance active,

    s de puissance ractive,

    s de puissance homopolaire (nondveloppe dans ce Cahier Techniquecar essentiellement utilise sur lesrseaux de distribution publique neutre compens).

    Protection directionnelle de courantphaseLorsque deux sources, deux liaisons,ou plus, fonctionnent normalement enparallle, il y a un risque darrt gnralde la distribution lors dun dfautnaffectant quun de ces lments. Eneffet tous ces lments sont parcouruspar le courant de dfaut, avec unchangement de sens du courant dansllment dfectueux (cf. fig. 13).

    Les protections directionnelles sontdonc utilises pour distinguer le seullment dfectueux et commander sonisolement des autres lments encoresains. Pour pouvoir isoler llmentdfectueux ces dispositifs sont plusrapides d'environ 250 ms que lesprotections maximum de courant

    concernes par le mme dfaut.Protection directionnelle de courantde dfaut terreSi un rseau est aliment par deuxtransformateurs ou plus (ou par desalternateurs) avec leurs points neutressimultanment relis la terre, lors dundfaut terre sur une seule de sessources, toutes sont parcourues par uncourant rsiduel. Seule celle qui estaffecte par le dfaut voit un courantrsiduel de sens inverse des autres. Lesdispositifs de protection directionnelle

    protection directionnelle

    de courant phase

    protection maximum

    de courant

    courant de dfaut transitant

    par l'artre saine

    courant de dfaut "direct"

    y

    x

    fig. 13 : principe de la protection directionnelle de courant phase.

    Sur une mme liaison un dispositif directionnel est plus rapide ( 250 ms) quun dispositif

    maximum de courant, do une slectivit : ici, il y a dclenchement en x puis en y.

    A noter que si ces liaisons sont remplaces par deux transformateurs en parallle, le principe

    reste identique.

    de terre peuvent ainsi faire ladistinction entre les lments sains etcelui qui est en dfaut (cf. fig. 14).La direction est dtermine partirdune mesure du dphasage entre lesvecteurs courant rsiduel et tensionrsiduelle.Ces dispositifs sont aussi employspour slectionner le dpart en dfautsur des rseaux fort courant capacitif,notamment lorsque les liaisons parcbles sont longues : tous les dpartssains sont parcourus par un courantrsiduel de mme sens, et ce courant

    est de sens oppos dans un dpart endfaut (cf. fig. 15).

    Nota : Dans ce dernier cas, pourraliser la slectivit sans protectiondirectionnelle, une autre solution estaussi utilise. Elle exploite desprotections ampremtriques de dfautterre. Mais le seuil Is de cesprotections doit satisfaire :

    Ic dpart < Is

  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

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    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.15

    Protection directionnelle depuissance ractive

    Ce type de protection est utilis parexemple pour couper lalimentation dunemachine synchrone lors dun manquedexcitation. En effet lnergie ractive demagntisation du fait dune excitationinsuffisante sera apporte par le rseauvers la machine. Outre la mesure descourants et des tensions, ce type deprotection mesure aussi le dphasagepour dterminer la puissance :

    Q = 3 . U . I . sin

    protection minimum

    dimpdanceCe type de protection fonctionne

    partir des grandeurs mesures quesont le courant, la tension et le sens

    dcoulement de lnergie. A laide de

    ces informations le dispositif de

    protection calcule limpdance delquipement contrl, ses seuils sontajustables (minimum dimpdance Z -

    en ohm- ou dadmittance 1/Z -en mho-).

    Cette protection exploite le principe dela baisse importante dimpdance dunlment lorsquil est en court-circuit.

    fig. 15 : lemploi de dispositifs de protection directionnelle de courant de dfaut terre dans

    une installation comportant des dparts de grande longueur permet de distinguer le dpart en

    dfaut des dparts sains.

    protection directionnelle

    du courant rsiduel.

    courant rsiduel gnr

    par les capacits des

    dparts sains de grande

    longueur.

    capacit de la phase en dfaut

    capacits des

    phases saines

    fig. 14 : une protection directionnelle de courant de dfaut terre permet de discriminer le transformateur en dfaut (a), ou tre insensible un

    dfaut sur un dpart (b).

    Ce mme principe sapplique des alternateurs coupls sur un mme rseau et ayant leurs points neutre relis la terre.

    x

    a b

    courant rsiduel gnr par

    le point neutre du

    transformateur en dfaut

    protection directionnelle

    de courant phase

    courant rsiduel gnr par

    le point neutre de chaquetransformateur sain en

    prsence d'un dfaut

  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

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    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.16

    zonesavant

    zonesarrire

    X

    R

    Z de la ligne

    protge et

    saine

    a b

    Z transitoire

    (sans effet si

    la zone 3 est

    dfinie par le

    paralllogramme)

    Z de la ligne

    protge

    mais en dfaut

    zone 1, temporisation courte = t1

    zone 2, temporisation = t2 t1

    zone 3, temporisation = t3 t2

    X

    R

    fig. 16 : diagramme de fonctionnement dune protection de zones (a).

    Le dclenchement est obtenu lorsque lextrmit du vecteur dimpdance de la ligne protge

    entre dans lune des zones de fonctionnement du dispositif (b), une temporisation tant

    affecte chacune de ces zones.

    Pour viter des dclenchements intempestifs dus aux variations de charge (vecteur

    dimpdance transitoire), les zones de fonctionnement peuvent avoir diffrentes formes,

    cercles ou quadrilatres : cest le cas sur le dessinblorsque la zone 3 est dfinie par le

    paralllogramme au lieu dun cercle.

    Elle est surtout employe sur les lignes

    de transport dnergie (rseauxmaills), mais aussi sur des jeux de

    barres et de grosses machines

    tournantes. Elle est galement appeleprotection de zones. Elle effectue

    ses mesures dans une direction ou de

    part et dautre de son lieu

    dimplantation (cf. fig. 16). Ltendue de

    son contrle dpend de la plage de la

    mesure et de la variation linaire de

    limpdance de lquipement protg.

    Plusieurs dispositifs peuvent tre

    disposs sur un mme rseau, et tre

    indpendants les uns des autres, car

    leur zone de contrle individuelle est

    bien dlimite. Pour cette mme raison,

    leurs temps de raction peuvent trefortement rduits.

    Remarques :s les brusques variations de charge, et

    les appels de courant sont vus parces protections comme des variations

    dimpdance.

    Pour viter des dclenchementsintempestifs leurs caractristiques de

    fonctionnement (circulaire, elliptique,

    polygonale...) doivent tre bien choisies

    (cf. fig. 16).

    s la variation dimpdance est

    proportionnelle la longueur surveille.Cette variation longitudinale est plusrapide pour les machines tournantes ou

    transformateurs que pour les cbles et

    les lignes ariennes. Pour cette raison,

    une protection minimum dimpdance

    peut surveiller une petite zone limite

    par une machine ou un transformateur.

    Cependant, lorsquun tel dispositif est

    prvu pour surveiller un jeu de barres,

    sa zone de contrle peut stendre

    une partie des enroulements des

    transformateurs qui sont raccords ce

    J de B. Ce qui peut sembler tre un

    inconvnient savre tre un avantage :

    les premires spires dun

    transformateurs qui sont les plus

    exposes (surtension, claquage,)

    sont ainsi mieux protges. Cette

    protection est essentiellement exploitedans les postes HTB/HTB du rseau de

    transport ou dalimentation de trs gros

    sites industriels.

    Cas particulier : protection dedistanceIl sagit dune protection dimpdance

    particulire dont lapplication concerneles lignes HT des rseaux de transportdnergie, et parfois certains rseauxde distribution.

    la slectivit optimaleLexprience montre que tous ces

    types de slectivit et protection font

    lobjet de domaines demploiprfrentiels, par exemple :

    s slectivit ampremtrique =

    distribution basse tension,

    s slectivit chronomtrique et

    logique = distribution HTA,s protection de distance =

    transport HTB.

    Retenir un type plutt quun autre

    savre donc souvent tre un choix

    technico-conomique avec une forte

    influence des habitudes.

    Lvolution technologique, et surtout

    lavnement du numrique, autorisentle panachage des divers principes de

    protection et de slectivit. Il devient

    ainsi possible dappliquer, chaque

    tronon dun rseau, la plus optimise

    des solutions.

    Association de diverses slectivitsLe schma de la figure 17 montre

    quune slectivit optimale peut

    ncessiter la mise en uvre des

    diffrents type de protection prsents

    prcdemment. Cette association

    autorise une limination plus rapide des

    dfauts.

  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

    17/28

    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.17

    t (s)

    (kA)I

    1

    2

    45

    3

    700 ms1

    1,3

    400 ms

    100 ms

    cc (20 kV)Ib - Diagramme des courbes en exploitant

    diffrents types de slectivit et de dispositifs

    de protection.

    t (s)

    (kA)I

    1

    2

    45

    3

    t

    700 ms1

    1,3

    400 ms

    100 ms

    cc (20 kV)I

    a - Diagramme des courbes de slectivit en

    n'exploitant que la slectivit chronomtrique avec

    des dispositifs de protection temps constant.

    A noter entre les courbes 2, 3, 4, et 5, il faut

    t = 300 ms et r = 20%.I

    t

    rI

    4

    5

    60 kV

    3

    2

    M

    1

    slectivit

    ampremtrique

    et

    chronomtrique

    slectivit

    logique

    slectivit

    ampremtrique

    et

    chronomtrique

    20 kV

    5 kV

    slectivit

    ampremtrique

    et

    chronomtrique

    410 V

    solution a b

    repres desprotections

    1 fusible fusible

    2 400 80

    3 700 300

    4 700 300

    5 100 100

    c- comparaison des temps dlimination (ms)des courts-circuits entre les deux solutions a etb prsentes ci-dessus.

    fig. 17 : la slectivit optimale est, dans cet exemple, obtenue par la mise en uvre des diffrentes techniques.

    diagrammea: techniques ampremtrique, chronomtrique et logique,

    diagrammeb: technique chronomtrique avec des courbes temps extrmement inverse , inverse (et logique) et , et constant .2 3 4 5

  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

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    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.18

    synthse demploi desdiffrents types deprotections

    type applications principales

    ampremtrique sentre amont et aval d'un transformateur

    chronomtrique sentre deux sous stations

    logique sentre arrives et dparts d'un mme

    tableau

    sentre amont et aval d'un transformateur

    sentre deux sous stations lorsque la liaison

    logique peut tre installe

    diffrentielle ssur tout lment pour lequel la scurit

    doit tre maximale (cble, machine, ).

    directionnelle ssur liaisons, alternateurs, transformateurs

    fonctionnant en paralllle

    ssur dparts fort courant capacitif

    ssur rseaux ayant plusieurs points neutres

    ssur rseaux neutre compens

    mini d'impdance smme application que diffrentielle et

    lorsque la zone est d'une tendue ou

    d'une complexit telle que faire la somme

    des courants entrants et sortants

    est prohibitif

    de distance spour les rseaux maills

    (transport d'nergie)fig. 18 : synthse demploi des diffrents types de protection slective abords dans ce

    chapitre.

  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

    19/28

    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.19

    3. emploi des protections

    Lemploi comme la mise en uvre des

    diffrents dispositifs de protectionimpose certaines prcautions.

    Ce chapitre a pour objectif de les faire

    connatre, mais aussi de proposer des

    solutions pratiques.

    Il est bien vident que certaines

    configurations de rseaux, et

    lalimentation de machines ayant des

    caractristiques particulires,

    ncessitent des tudes spcifiques qui

    ne peuvent pas tre dtailles dans cedocument.

    prcautions de choix etdemploi des protectionsLe choix dun type puis dun dispositifde protection se fait aprs avoir valules risques encourus par llment protger et les consquences quidcoulent dun ventuel dfaut.

    Par principe, pour tous les lmentsdun rseau, le minimum prvoir estla protection contre les risques de :

    s court-circuit phase - phase(protection maximum de courant

    phase),

    s court-circuit phase - terre(protection maximum de courant

    rsiduel).

    Lorsque les courants de dfauts

    terre et de phases sont de mme

    ordre de grandeur, une seule protection

    triphase couvre les deux types de

    risques, sans toutefois les discriminer.

    Protection maximum de courantphaseUne telle protection ne peut tre

    correcte que si son fonctionnement

    satisfait aux inquations :

    I seuil phase < Icc mini

    et

    I seuil phase > I maxi hors dfaut

    (transitoire dappel ou denclenchement)

    Pour cela il faut effectuer les contrles

    suivants :

    s la condition seuil de dclenchement

    infrieur Icc mini est vrifier pour le

    cas de dfaut biphas se produisant :

    ssur un rseau aliment par un seultransformateur alors que normalementaliment par plusieurs transformateursen parallle,ssur un rseau aliment par unesource de remplacement,s lextrmit dune liaison de grandelongueur ;s la condition seuil de dclenchementsuprieur en valeur et/ou entemporisation aux courants maximauxhors dfaut est vrifier pour :s

    le dmarrage des moteurs,slenclenchement des transformateurs,sla mise sous tension des batteries decondensateurs.s vrifier lincidence des surintensitsconscutives des baisses de tension,coupures brves, permutations desources

    Protection maximum de courant dedfaut terreLe seuil, qui doit tre adapt ausystme de mise la terre, doit aussisatisfaire aux deux inquations :I seuil rsiduel < 0,2 Io limit

    etI seuil rsiduel > 1,3 Io capacitif gnrpar le tronon protg.Do :s un seuil objectif de 0,1 0, 2 Io limitde faon protger un minimum de80 % de la longueur des enroulementsdes bobinages.s un seuil suprieur 1,3 Io capacitifde la liaison protge pour viter lesdclenchements intempestifs lors dedfauts sur une autre portion durseau.Dans le cas dune installation (ou zone)de scurit exploite avec le neutre

    isol de la terre, les rglages desdispositifs de protection contre lesdfauts terre se calculent partir desseuls courants capacitifs du rseau(Io limit = Io capacitif).

    Rappel : pour amliorer la continuit deservice, certains rseaux peu tendussont exploits avec le neutre isol de laterre. En France, la lgislation imposelusage dun contrleur permanentdisolement -CPI- destin avertir desbaisses disolement et viter ainsi undclenchement sur dfaut terre.

    Protection par image thermique etsondes de tempratureLa protection par image thermique nedoit tre envisage que si unesurcharge est possible. Ses constantesde temps lchauffement et aurefroidissement, doivent tre adaptesaux caractristiques de lquipementprotg.Les sondes de temprature insresdans les bobinages (le plus souvent dutype PT 100 selon la norme CEI 751)

    sont indispensables quand :s lambiance poussireuse est unhandicap la bonne ventilation delquipement protg,s le fonctionnement de la machinedpend dune ventilation forceindpendante.Dans ces deux cas, le manque deventilation ne provoque pas desurintensit mais peut tre loriginedun chauffement destructeur.

    HarmoniquesLes charges non linaires sont

    lorigine de la pollution des rseauxlectriques. Cette pollution secaractrise par une distorsion detension, et par des courantsharmoniques qui sont principalementnuisibles la tenue thermique desmachines tournantes et destransformateurs. Cette prsencedharmoniques peut tre traite de troisfaons :

    s soit par la mise en uvre de filtresdont les caractristiques et le lieudimplantation sont dfinis par unetude dharmoniques.

    s soit des protections qui prennent encompte le courant efficace rsultant dela somme quadratique desharmoniques de rangs impairs (RMS :Root Mean Square).

    s soit, si les protections ne prennentpas en compte le courant efficace, pardclassement des quipements pourne les faire fonctionner qu 0,8 ou 0,9fois leur puissance nominale. Le seuilde leurs protections de surcharge tantabaiss dautant si elles ne traitent quele fondamental.

  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

    20/28

    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.20

    prcautions relatives auxcapteursNombreLe nombre de capteurs ncessaires,pour dtecter les dfauts polyphass, avolu avec la technologie : lesprotections lectromcaniquesncessitent trois capteurs pourdistinguer le conducteur phase endfaut, avec la technologie numriquedeux capteurs suffisent (la valeur ducourant du troisime conducteur estcalcule). Mais attention, pour un bonfonctionnement du plan de protection ilest indispensable que dans tout lerseau les deux capteurs soient placssur les mmes conducteurs de phase.

    Rappel : il existe trois modes dereprage des conducteurs :- par numros = 1, 2, et 3,- par lettres = A, B et C, ou R, S et T.

    Transformateurs de courant -TC-Ils doivent tre dfinis pour satisfaire aubon fonctionnement de la protection, etne pas fournir un signal dform quiserait vu par la protection comme undfaut, entranant par l mme undclenchement intempestif.Ainsi :s leur puissance doit tre adapte au

    dispositif de protection et la filerie ;

    s leur calibre nominal doit tre suprieurou gal lintensit contrler ;s leur linarit doit tre vrifie surlensemble de la plage de courant utile

    (une saturation par des courants telsceux dappels peuvent dsquilibrer lessignaux aux secondaires) ;s leur tolrance doit tre cohrenteavec la prcision de mesure (seuil).

    A noter aussi que lutilisation dumontage de Nicholson (cf. fig. 19) pourla mesure de courant rsiduel de faibleniveau impose souvent un appairagedes TC. De plus, lerreur absolue dansla mesure interdit de faibles seuils decourant rsiduel. Par contre lescapteurs sans fer, ou amagntique, ditsde ROGOWSKI (cf. Cahier Technique

    n 170) , liminent un grand nombredes inconvnients ci-dessus du fait deleur linarit et dynamique importantes.

    Tores homopolairesLutilisation de protections de terresensibles est particulirement utile pourlimiter les dgts dans les quipementscar elles autorisent des impdances delimitation plus fortes. La dtection defaibles courants rsiduels se fait deprfrence avec un capteur toriqueentourant les trois phases.A noter que la mise en uvre de cescapteurs ncessitent quelques

    prcautions :

    s la tresse de mise la terre delarmature du cble doit passer lextrieur du tore, ou repasser lintrieur (cf. fig. 20) ;s lisolement entre les conducteursactifs et le tore doit tre vrifi, mais ilest souvent apport par lenveloppedes cbles ;s pour viter des fonctionnementsdfectueux, il est prfrable de grouperet centrer les conducteurs dans le tore.

    fig. 19 : le montage de Nicholson.

    , , ,

    , , ,

    , , ,

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    y y y

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    y y y

    y y y

    y y y

    y y y

    y y y

    y y y

    y y y

    y y y

    avec bote cbles

    tresse de

    mise la

    terre de

    la bote

    cbles

    fond de la cellule

    isolant cellule /

    bote cbles

    bote

    cbles

    tore

    , , ,

    , , ,

    , , ,

    , , ,

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    y y y

    y y y

    y y y

    y y y

    y y y

    y y y

    y y y

    y y y

    conducteur

    isol

    armature

    tore

    tresse de

    mise la

    terre de

    l'armature

    avec cbles secs

    , ,

    , ,

    , ,

    , ,

    , ,

    , ,

    y y

    y y

    y y

    y y

    y y

    y y

    fig. 20 : montages d'un tore sur un cble haute tension.

    I1

    I2

    I3

    P1 P2

    S1 S2

    Io

    P1 P2

    P1 P2

    S1 S2

    S1 S2

    protection

    de dfaut

    "terre"

  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

    21/28

    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.21

    Transformateurs de potentielPour viter le phnomne destructeur

    de ferrorsonance (surtension), les TPdoivent tre chargs une valeur

    proche de leur puissance nominale.

    prcautions relatives aurseau

    Rseau avec plusieurs points neutremis la terreUn rseau comportant plusieurs pointsneutre est le sige de courantsdharmoniques 3 et multiples de 3circulant entre ces points. Pour viterdavoir dsensibiliser les protections

    de dfaut terre, il est judicieux de leschoisir quipes de filtres H3.

    Rseaux avec alternateurs etmoteursPendant les priodes defonctionnement sur groupe si une partieimportante de la puissance estabsorbe par des moteurs, lesdispositifs de protection doivent agirsuffisamment vite pour viterlcroulement du rseau (maintien de lastabilit dynamique).

    SurtensionsLes distributions par cbles gnrentau moment des dfauts terre uncourant capacitif qui peut crer, outre

    les dclenchements par sympathie,(voir chapitre 2, protectiondirectionnelle), des surtensions parrsonance (cf. fig. 21).Pour minimiser ces surtensions, lemeilleur moyen est que la mise laterre du neutre soit faite par unersistance. Cette solution est souventapplique dans les rseaux industriels.La rgle habituelle respecter est :IoR 2 IoCavecIoR = courant rsiduel rsistif volontaire,IoC = courant rsiduel capacitif inhrent

    au rseau.Lors dvolution dun rseauDu point de vue des protections, deuxvrifications sont utiles lors dunemodification de rseau :s le rgime de neutre et les protectionsde dfaut terre existants sont-ilscompatibles avec les nouveauxcourants capacitifs ?s les protections phases et les TC djen place sont-ils bien adapts auxnouveaux courants nominaux et decourt-circuit ?

    RI

    1

    2

    3

    4

    10,5 1,5 2 CI

    U

    U

    o

    o

    fig. 21 : niveau des surtensions par

    rsonance pouvant tre gnres, au

    moment dun dfaut terre, par le courant

    capacitif des distributions par cbles.

  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

    22/28

    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.22

    Le tableau de la figure 22 donne un

    choix indicatif de protections en

    fonction de llment protger.

    En effet, la grande varit

    darchitectures de distribution etdimpratifs dexploitation ne permet

    pas daffirmer quune solution soit

    dapplication universelle.

    4. guide de choix

    Rappel : pour chaque lment protg,il convient de prvoir systmatiquement

    une protection contre les courts-circuits

    et les dfauts la terre (ou disolement).

    lment installation risque envisag protection commentairesprotger concerne prvoir

    lignes et cbles cbles en antenne, court-circuit s diffrentielle filen parallle ou en piloteboucle ferme.

    cbles en parallle court-circuit et dfaut s directionnelle de courantou en boucle la terre phase et rsiduel

    dparts fort dfaut la terre s directionnelle decourant capacitif, courant rsiduelmises la terremultiples,cbles en parallleou en boucle.

    jeux de barres tableaux court-circuit s SSLreprsentant un s diffrentielle denud important de barresdistribution,tableaux forte Pcc.

    s mini d'impdance protge aussi unepartie des transformateurs

    alternateurs surcharge s image thermique

    interruption de s sondes deventilation force tempratureet/ou prsence depoussires

    machine coteuse dfaut interne s mini d'impdance protections trsou importante pour ou rapidesl'exploitation s diffrentielle alternateur

    s perte d'excitationous retour de puissanceractive

    s marche en moteur si autre source en parallle

    s maxi et mini de tension si marche iltes frquence

    s dsquilibre et si charges monophasesrupture de phase > 10 % des charges

    condensateurs gradins en parallles s dsquilibre des(double toile) points neutres

  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

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    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.23

    ventilateur, lev ou tension tropconvoyeur, faiblecompresseur

    lment installation risque envisag protection commentairesprotger concerne prvoir

    transformateur surcharge s image thermiqueinterruption de s contrle deventilation force tempratureet/ou prsence depoussires

    surintensit au s 1er seuil temporissecondaire < Icc primaire

    dfaut interne s 2me seuilinstantan > Iccsecondaire

    transformateur dfaut interne s diffrentielleimportant transformateur

    moteur asynchrone surcharge s image thermique

    interruption de s contrle deventilation force tempratureet/ou prsence depoussires

    machine importante s diffrentielle moteur

    malaxeur, couple anormalement s dmarrage trop long

    s blocage rotor contrle du courantmoteur en service aprs dmarrage

    blocage rotor moteur s mini d'impdanceau dmarrage ou contrle de vitesse

    chauffement interne s contrle des selon process et lorsdmarrages successifs de la mise en service

    d'une usine (essais)

    s

    contrle des intervallesde temps entredmarrages successifs

    pompes dsamorage s mini de courant oude puissance active

    dsquilibre de s composante

    tension d'alimentation inverse (cf. Cahierou rupture de phase Technique n 18)

    moteur synchrone mmes protections quepour un moteurasynchrone, avecen plus :s perte de synchronismes contrle d'excitation

    fonctionnement en s directionnelle de dcouplage rapide dugnrateur lors d'un courant ou de puissance rseau d'alimentationdfaut

    couple moteur faible s mini de tensiondirecte

    racclration la vole s mini de tension

    rmanente

    fig. 22 : choix indicatif de protections en fonction de llment protger.

  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

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    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.24

    Les techniques de protection sontnombreuses et varies et il convient debien les connatre avant de faire unchoix.

    Depuis la mise sur le march de laslectivit logique, elles ont peu volu.Cest normal car ces protections sonttoujours destines rduire lesconsquences des mmes dfautsdorigine lectrique ou mcanique.Par contre, leurs technologies ontvolu :

    srelais lectromcaniquemonofonctionnel.

    srelais lectronique analogiquemonofonctionnel.

    sensemble lectronique analogique(rack) multi fonctions.Le Vigirack, cr en 1970 parMerlin Gerin en est un exemple.Ce type dunit de protection nedemande que peu dnergie auxcapteurs et dispose de relais dalarmeet de dclenchement prcbls enusine.

    sunit numrique multi fonctions, elle

    exploite des microprocesseurs.Le Sepam, autre dispositif defabrication Merlin Gerin en est unexemple.La multi fonctionnalit regroupe :sles fonctions de protection,sde la mesure et du comptage,

    leves, des processus industrielssensibles.sni isoles, particulires, oublies,mais intgres dans un systme multifonctionnel communicant qui traite etmatrise toutes les donnes concernantllment contrl.

    La communication avec les systmesde gestion du rseau permet toutinstant de :sconnatre les donnes lectriques,sconnatre les dfauts et lesvnements dans leur ordrechronologique,sconnatre la position des disjoncteurset d'autres organes de manuvre,ssavoir si tout fonctionne bien (chiende garde),sdeffectuer des manuvresdexploitation,sdanalyser les nombreuses mesurespour une exploitation plus efficace,sde mieux conduire ce rseau grce un tableau de bord complet et convivial.

    Les consquences directes de cesvolutions sont une amlioration de lascurit et de la disponibilit delnergie, ainsi quune plus grandeefficacit et facilit de la maintenance.

    sdes automatismes locaux,sde lauto diagnostic,sde laffichage et du traitement desalarmes,sde la communication.

    Ces units intelligentes, peuvent parsimple modification de paramtres,ralisable par tout lectricien, assurerplusieurs de ces fonctions.

    Ce type de matriel rduit au minimumle nombre de capteurs puisquil secontente des seuls TC de protection

    pour effectuer :sles mesuressles comptagesset les protections.

    Le concepteur gagne en souplessedans llaboration du plan de protectionet ltude de slectivit.

    Quant aux capteurs sans fer, ilsamliorent la sensibilit et la stabilitdes protections, et leurs variantespermettent de concilier les fonctionsmesure et protection : de fait leuremploi rduit le temps dtude.

    Les composants actuels permettentgalement dabaisser le cot deprotections trs compltes etperformantes telles que lesdirectionnelle. Ainsi elles ne sontdonc plus :sni rserves seulement desmachines puissantes, des tensions

    5. conclusion

  • 8/2/2019 ct174 - protection des rseaux HTA industriels

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    Cahier Technique Merlin Gerin n 174 / p.25

    6. informations pratiques

    s couplage,s rgleur en charge (valeurs minimaleet maximale),

    Alternateurs type dalternateur (turboalternateur oumachine ples saillants),s puissance nominale,s tension nominale,s facteur de puissance nominal,s ractances subtransitoires (dans laxedirect et en quadrature),s courant de court-circuit permanent

    (valeurs minimale et maximale),ous tension dexcitation / valeur nominale,s ractance synchrone sature.

    Moteurs type (synchrone ou asynchrone),s puissance nominale,s tension nominale,s courant de dmarrage,s temps de dmarrage,s risque ou non de rotor bloqu (si oui,le temps de tenue rotor bloqu),s nombre de dmarrages et duresautorises des intervalles ( froid, et

    chaud),s constante de temps thermique dustator.

    diagramme de slectivitPrsentation d'un diagrammeUn diagramme de slectivit, courant-temps est de prfrence reprsent encoordonnes orthonormes log-log carces variables peuvent voluer dans degrandes proportions :s les courants de quelques ampres plusieurs kiloampres,

    s les temporisations de quelquesdizaines de millisecondes (pour desdclenchements instantans) des

    La liste des donnes ci-aprs permetde raliser une tude de slectivitavec une prcision suffisante.

    Lorsque certaines de ces donnes nesont pas connues (avant projet parexemple) lhomme de lart lesdfinira dans ses hypothses. Sonexprience lui permettra de choisir desvaleurs pratiques habituelles tellesque :s Icc pour un niveau de tensiondalimentation,s

    Ucc selon les types detransformateurs,s temps de dmarrage des moteurs enfonction de leur utilisation.

    donnes ncessaires pourraliser une tude deslectivitRseaus schma unifilaire,s configurations possiblesdexploitation,s tensions,s frquence,s puissance de court-circuit du rseauamont (valeurs minimale et maximale),s schmas des liaisons la terre(rgimes de neutre),s liaisons (longueur et type de cbles,nombre de cbles en parallle),s calibre des transformateurs decourant (TC) existants,s calibre des fusibles existants,s rglages des protections existantes(amont et aval).

    Transformateur

    s puissance nominale,s tension de court-circuit (Ucc %),s pertes cuivre,

    centaines de secondes (pour lefonctionnement des protections desurcharge -image thermique-).

    Pour que les courbes reprsentessoient comparables, il faut dfinir unetension de rfrence, de prfrencecelle qui est la plus utilise danslinstallation. Ainsi, un maximum decomparaisons et dtudes se font surdes courbes en lecture directe,lobservation des courbes concernantles autres tensions se fait alors selon le

    rapport inverse des tensions.Exemple, sur un diagramme o latension de rfrence est HTA et donc

    s les courants en HTA sont en lecturedirecte,

    s les courants en BT

    = valeurBTxtension BT

    tensionHTA

    s les courants en HTB

    = valeurHTBxtensionHTB

    tensionHTA

    s les courants de dfaut terre et lescourants phase dpendent de systmes

    diffrents et sont donc reprsents surdes diagrammes diffrents.s pour amliorer la lisibilit desdiagrammes, seule la partie utile descourbes est reprsente : du courantminimal de service au courant de court-circuit maximal de la zone considre.

    Principes de slectivit

    s au moins deux courbes doiventconcerner chaque niveau de courant dedfaut.

    s la slectivit est totale entre deuxprotections lorsque leurs diffrentes

    courbes ne se croisent pas, exceptel'utilisation de slectivit logique(cf. fig. 11).

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    Lecture dun diagramme)Un tel diagramme (cf. fig. 23) regroupede nombreuses informations.s sur laxe des courantssles courants nominaux,sles courants de court-circuit,sles seuils des protections.

    a = seuil bas de

    a = seuil haut de

    b = seuil de

    c = seuil de

    d = seuil bas de

    d = seuil haut de

    s sur laxe des tempsm = temporisation du seuil haut

    de et de

    n = temporisation du seuil

    de et du seuil bas de

    o = temporisation de

    p = temporisation du seuil bas de

    Les valeurs des seuils et destemporisations sont runies dans lecarnet des rglages utilis lors de la

    mise en service de linstallation.

    1

    1

    3

    4

    4

    2

    4

    3

    12

    1 4

    fig. 23 : exemple dun diagramme de slectivit (a) des protections du schma unifilaire (b).

    A noter que pour tre compars les Icc sont exprims un mme niveau de tension, ici HTA.

    t (s)421 3

    p

    o

    n

    m

    1

    700 ms

    400 ms

    100 ms

    a a' b c d d' (kA)I

    Icc

    BT

    Icc

    HTA

    Icc

    HTB

    In

    1

    In

    2

    In

    3 et 4

    a

    3

    4

    2

    1

    BT

    HTB

    HTA

    b

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    7. bibliographie

    Normes

    s ANSI C 37-2 : Numrotation desprotections.

    s CEI 117-3 : Symbolisation desprotections.

    s CEI 255-3 : Relais de mesure temps indpendant.

    s CEI 255-4 : Relais de mesure temps dpendant.

    s CEI 812 : Techniques danalyse de lafiabilit des systmes - Procduresdanalyse des modes de dfaillance etde leurs effets (AMDE).

    s NF C 13-100 : Postes de livraisontablis lintrieur dun btiment etaliments par un rseau de distributionpublique de deuxime catgorie.

    s NF C 13-200 : Installationslectriques haute tension : Rgles.

    Cahiers Techniques Merlin Gerin

    s Protection des rseaux par lesystme de slectivit logique.Cahier Technique n 2 -F. SAUTRIAU.

    s Analyse des rseaux triphass enrgime perturb l'aide descomposantes symtriques.Cahier Technique n 18 -B. DE METZ NOBLAT.

    s Mise la terre du neutre dans un

    rseau industriel.Cahier Technique n 62 -F. SAUTRIAU.

    s Calcul des courants de court-circuit.Cahier Technique n 158 -R. CALVAS, B. DE METZ NOBLAT,A. DUCLUZAUX et G. THOMASSET.

    s Le transformateur de courant pour laprotection en HT.Cahier Technique n 164 -M. ORLHAC.

    s La conception des rseaux industrielsen HT.

    Cahier Technique n 169 -G. THOMASSET

    s Des transformateurs de courant auxcapteurs hybrides.Cahier Technique n 170 -C. TEYSSANDIER

    Publications diverses

    s Guide de la protection MT.Merlin Gerin, rfrence CG0021X.

    s Choix du rgime de neutre dunrseau industriel HT de 1 36 kV.J. VERSCHOORE,Revue RGE n11, Novembre 1980.

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