Guia de Escolha CCEE

5/7/2018 Guia de Escolha CCEE

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La haute surveillance des reseaux d 'energie

GUIDE D'APPLICATION

POUR LE CHOIX

DES RELAIS DE PROTECTION


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I I SOl\1MAIRE I I

Chapitre Page

INTRODUCTION 3

A . RESEAUX A HAUTE TENSION 7

AI - Protections contre les defauts entre phases 7All -Protections contre les defauts a la terre 11A.III- Protections diverses et transfert automatique 13A.lV - Mesures, comptage et supervision dans un reseau lectrique 14A.V - Exemples de protection de reseau industriel 14

B.I- Protection de surcharge 21B.1I - Protection a maximum de courant contre les defauts polyphases 22B.IlI - Protection homopolaire 23B.lV - Protection differentielle 24B.V - Protection directionnelle 25

B - TRANSFORMATEURS DE PUISSANCE 21

C-ALTERNATEURS 30

C.I - Protection contre les defauts exterieurs 31C.II - Protection contre les surcharges 32C.III - Protection contre les desequilibres 32C.lV - Protection contre les retours de puissance 33C.V - Protection contre les variations de frequence 33C.VI - Protection contre les perturbations de tension 34C.VII - Protection contre les defauts internes 34C.VIlI - Protection contre Ies defauts a la terre des enroulements statoriques 35C.lX - Protection contre la perte d'excitation 36C.X - Controle d'isolement du rotor 37C.XI - Controle du synchronisme 37C.XII - Contr6le Fusibles 37


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SOMMAIRE (Suite)

Chapitre

D - MOTEURS A HAUTE ET BASSE TENSION DE PUISSANCENOMINALE SUPERIEURE A 75 KW

D.I - Surcharge thermique equilibree et desequilibreeD.II - DesequilibreD.III- Court-circuitDJV - Defauts a la terreD.V - Protections au demarrageD.VI - Blocage rotor en marcheD.VII - Desamorcage de pompe / minimum de courantD.VIII- Minimum de tensionD.lX - Protections specifiques aux moteurs synchronesD.X - Automatismes

INDEX DES RELAIS DE PROTECTION

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I I INTRODUCTION I I

Les Relais de Protection sont l'intelligence de l'Appareillage Electrique,A ce titre, leur choix constitue une etape importante dans la Conception et le Developpement desReseaux d'Energie Electrique.Les dispositifs de protection sont definis pour assurer essentiellement : La Securite du Personnel et des Equipements. (Sensibilite de la detection et rapidite de reponse), La Qualite et la Continuite du Service Electrique. (Selectivite, Protections SpecialiseesDirectionnelles, ou Differentielles, Automatismes de reprise du service, Rapidite de reponse pourameliorer la stabilite, ...).L'optimisation de la securite et de la fiabilite des Reseaux Electriques conduit toujours a utiliserdes dispositifs de protection independants installes pres des organes de caupure. Lcs liensoperationnels susceptibles d'exister avec d'autres dispositifs aboutissent, en general, al'abaissement des temps de reponse (systemes d'acceleration), jamais a un fonctionnementcentralise de la protection.Au cours des dernieres annees, revolution technologique a permis l'introduction dumicroprocesseur dans la conception des Relais de Protection.Les techniques numeriques ont permis d'obtenir en particulier : Un accroissement notable de la quantite d'informations traitees par les relais, Un acres facile a certaines grandeurs electriques (harmoniques), La faculte de communiquer a distance sous forme digitale, l'ensemble des informations detenueslocalement par les relais,La possibilite d'autodiagnostic, permettant remission d'alarmes pour les exploitants.Conformement a la philosophie de l'autonomie des protections (qui assure les meilleuresconditions de securite et de fiabilite des Reseaux Electriques), C.E.E. a developpe la gamme desprotections numeriques PROCOM sous forme de boitiers modulaires mdepeadants,Les fonctions de protection assurees par PROCOM reprennent et completent celles offertes parles relais de technologie electronique classique teis que ceux des gammes ITG 7XX5jITG 7XX6.En complement aux Relais de Protection des series RMS, RMSD, RMSR, IMM, GMS, lagamme PROCOM comprend des dispositifs de Mesures 3/4 fils, CMS, de PerturbographiePMG, et d'Automatismes AMS.


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Ces dispositifs repondent aux normes et exigences constructives imposees aux Relais deProtection.PROCOM permet ainsi d'offrir l'ensemble des fonctions nettement s e p a r e e s necessaires a lagestion locale des organes de manoeuvre: Protection, Automatismes, Mesures.Aujourd'hui, les conditions de la competition economique requierent une demarche constantevisant a diminuer les co in s d 'exploi ta tion et de maintenance des Reseaux Electriques, a ameliorerla Oualite du service, et a renforcer la Securite du Personnel ainsi que celIe des Equipements ,Pour repondre a ces exigences, C.E.E. a developpe recemment la famille des systemesPRO SATIN issue de I 'integration des gammes PRO COM et micro SATIN (materiels et logicielsde Telecontrole, consignateurs d'etats, synoptiques a nim e s ... ).Les systemes PROSATIN sont done destines a assurer la conduite et la supervision complete desReseaux EIectriques.PRO SATIN, satisfait en premier lieu aux fonctions generales de:

Protection. ContrOle (Mesures, Alarmes, Synoptiques). Commande (Distante ou locale sur ec rans synopt iques ).PRO SATIN, contribue d'autre part a la dimunition des couts d'exploitation, principalement par :- Un gain de temps pour Ie contro le et la mesure des principaux parametres,- La planification d'interventions preventives suite a un diagnostic interne,- L'optimisation des contrats avec les fournisseurs d'energie,- L'aide a l'exploitation et la maintenance preventive grace a des historiques, chronologie desevenements , bilans p erio diq ue s '"Afin d'optimiser les materiels et logiciels aux besoins reels des installations, la famille dessystemes PROSATIN comprend les ensembles: PS 1000 : Systemes simples de supervision sur micro-ordinateur de type PC 386/486, pourRescaux Electriques limites. PS 2000 : Systemes de supervision et teleconduite avec horodatation, pour Reseaux ElectriquesIndustriels et Reseaux de Distribution. PS 4 00 0 : S ystem es de supervision complets a haute performance pour Rese aux I ndu st ri el s[Bus de terrain FIP ;;::::Mbit/s ; Bus de transmission ETHERNET::;:: 10MBit/s ; UNIX ;X-WINDOW ...].


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Le choix des relais de protection resulte done aujourd'hui, de Ia reponse aux deux questionsprincipales :a-) Le reseau electrique doit-il etre supervise ou teleconduit a l'avenir ?b-) Quelles sont les fonctions de protections reprises localement pour assurer les meilleuresconditions de securite et de selectivite du Reseau Electrique ?La reponse a Ia question a-) determine le choix technologique des protections :

Numerique ou Electronique Classlque.La reponse a la question b-) permet de determiner Ie type, les gammes et les temps de reponse dessystemes de protection. Cette reponse, fondamentale pour ce qui concerne I'aspectElectrotechnique des Reseaux Electriques et de leurs equipements dans leurs regimes permanents,desequilibres ou transitoires, fait l'objet du present Guide.Remarque: L'architecture modulaire de PRO SATIN permet l'installation par etapes d'un systemede supervision. La serie des protections PROCOM s'integre en effet, parfaitement, dans touteinstallation existante, les modules de mesures, d'automatismes, de consignation d'etats pouvantetre implantes progressivement en tenant compte des informations tout ou rien ouanalogiques dessystemes existants.


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I I A- RESEAUX A HAUTE TENSION I I

Les relais de protection participent pour une large part a l'exploitation des reseaux industriels, dansla mesure oil ils contribuent a assurer la plus grande qualite possible du Service Electrique.L'objet de ce chapitre est de definir et de coordonner les protections les mieux adaptees auxdiverses configurations d'un reseau (marche en parallele d'unites de production ou detransformation, reseau boucle ou en antenne, mode de mise a Ia terre du neutre, etc...).

Ce chapitre conseille l'utilisation de differents types de relais a maximum de courant: series lTG,series RMS et RMSA.

jA.I -PROTECTIONS CONTRE LES DEFAUTS ENTRE PHASES

- Les relais de la serie ITG sont des relais a maximum de courant faisant appel a une techniqueanalogique.- Les relais des series RMS et RMSA sont des relais a technique numerique qui utilisent unemethode performante pour le traitement des signaux d'entrees : la Transformee de Fourier Rapide(F.F.T.). Cette technique de mesure elabore la valeur efficace vraie des courants a partir du ca1culd'un grand nombre d'harrnoniques ; cette methode permet, pour des applications particulieres,d'insensibiliser ces relais a certains harmoniques. De plus, les relais de Ia serie RMSA sontautonomes et de ce fait, peuvent fonctionner sans alimentation auxiliaire.Les relais de protection ayant des fonctions plus specifiques, telles que la protection interne desmachines, ne sont pas evoques ici ; pour plus de details a leur sujet, on consultera les chapitrestraitant de ces machines.

La protection amperemetrique constitue la protection de base d'un reseau.Elle doit etrc a la fois sensible et rapide afin de limiter les contraintes subies par le materielpendant la duree d'un defaut (efforts electrodynamiques et effets thermiques).D'autre part, elle doit etre selective, c'est-a-dire capable d'eliminer uniquement l'element en defautet de preserver l'alimentation electrique des elements sains.


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On a done interet a minimiser l'intervalle selectif chronometrique, c'est-a-dire la difference destemporisations entre deux relais installes en cascade sur un reseau en antenne.

L'intervalle selectif generalement adopte pour les protections electroniques est 300 ms, valeurobtenue en additionnant les durees suivantes :.,.Temps d'elimination du defaut par Ie disjoncteur,- Somme des erreurs de temporisations des deux relais,

- "Overshoot" du relais amont (memo ire apres disparition du defaut),

- Intervalle de securite d'environ 100 IDS.D'autre part, lorsqu'il s'agit d'une protection equipant un depart transformateur, ilest recommanded'employer des relais comportant un seuil haut instantane, regle au-dessus du courant de court-circuit secondaire, ce qui permet de reduire les temps d'intervention de relais implantes en amont,tout en limitant la capacite de tenue au courant de court-circuit des cables.Cet intervalle peut etre reduit si necessaire a 250 ms pour les temporisations de valeur inferieureou egale a 1seconde par l'emploi de temporisations de haute stabilite (cas des ITG 7100 et desrelais de la serie RMS 7000).AI.2 - Protection selective aroHereeDans Ie cas ou le nombre d'echelons de selectivite sur un meme niveau de tension conduit a destemps d'elimination du defaut, soit trop longs pour la tenue du materiel de rescau lui-meme, soitincompatibles avec Ie temps accorde par Ie distributeur d'energie, on peut recourir a des precedesd'acceleration,

Cette solution consiste a reduire Ia temporisation d'un relais a une valeur minimale predetermineeIorsque Ie defaut affecte Ie troncon immediatement en aval. Elle necessite de disposer del'information relative a l'etat du relais aval, par l'intermediaire d'une liaison pilote.Le temps d'elimination du defaut est alors independant de l'endroit ou il se produit, latemporisation minimale des relais etant seulement imposee par Ia duree de Ia transmission del'information (c'est-a-dire le temps de reponse de I'unite instantanee du relais aval).

Les relais ITG 7172 et 7173 a deux seuils phases et un seml homopolaire fonctionnent suivant ceprincipe: le seuil haut "phases" et Ie seuil homopolaire sont associes ala Iogique d'acceleration,integree au boitier, le seuil bas etant utilise en protection de surcharge, independammenr de laIogique. Min de preserver la securite du dispositif, des temporisations selectives de secours sontprevues et Ie declenchement reste assure en cas de defaut quelles que soient les anomalies pouvantaffecter Ia liaison pilote.


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A.I.3 - Protection differentielle

Ce type de protection agit par comparaison des courants de la meme phase aux extremites del'element protege (cable: relais SOLKOR-RF, transformateur : relais DIT 7031, machinestournantes : relais DTM 7033 ou jeux de barres : relais lAG 7034) et possede un double avantage

- Elle peut etre instantanee puisqu'elle n'est sensible qu'aux defauts internes a la zone surveillee ;- BIle fonctionne independamment du sens d'ecoulement de l'energie, ce qui est interessant dansles cas de sources multiples.

D'autre part, elle permet de supprimer un echelon de selectivite et de reduire ainsi le tempsd'elimination des defauts pouvant survenir en amont du reseau, En contre partie, elle requiert uneliaison pilote (SOLKOR-RF) et des transformateurs de courant plus performants (DIT 7031)ou des resistances stabilisatrices (DTM 7033, lAG 7034).

Les relais differentiels de cables du type SOLKOR-RF fonctionnent suivant un pnnCIpeparticulier : ils ne comparent pas de maniere independante les courants de chacune des phases,mais une combinaison des trois courants KLIl + K2.12 + K3.13. L'avantage en est de ne necessiterqu'une paire de fils pilotes mais il s'en suit des seuils de fonctionnement differents suivant la ou lesphases affectees par le defaut,

A.I.4 - Protection directionnelle

Lorsqu'une station est alimentee par deux cables ou deux transformateurs en parallele, lesprotections situees sur les departs amont de ces liaisons fonctionneront simultanement pour undefaut affectant rune d'entre elles.

Pour obtenir une protection selective, on devra recourir a des protections differentielles oudirectionnelles.

Dans ce dernier cas, on utilisera des relais a maximum de courant directionnalises, instants surchaque arrivee du type lID 7111 (x2) ou RMSD 7921 (xl) pour les defaut phases. L'elementdirectionneI de ces relais surveille Ie dephasage entre Ie courant et la tension d'une phase etautorise Ie fonctionnement de l'unite a max~um de courant si ce dephasage est significatif d'uneinversion du sens du courant.

Les relais de Ia sene RMSD 7000, avec Ia Transformee de Fourier Rapide, contr6lent Iedephasage entre les fondamentaux des courants et tensions; de ce fait, ces relais restent stables etselectifs meme sur des reseaux hautement pollues par de nombreux harmoniques.

La temporisation des relais directionneis etant selective avec les relais amont, on obtiendra ainsi ledebouclage puis, Ie declenchement de la seule liaison en defaut.(Min de raccourcir le temps d'elimination du defaut, un dispositif d'interdeclenchement entredisjoncteurs amont et aval peut etre utilise).


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II faut cependant remarquer que ce genre de protection ne peut etre satisfaisant que si le nombre dedeparts en service (done la capacite phase-terre) vade peu au cours du temps; ilest de meme tresdifficile d'obtenir une detection selective Iorsque le reseau electrique comporte des boucles.

On recourt parfois a d'autres solutions telle qu'une mise a la terre impedante temporaire du pointneutre (2 secondes environ) commande par le relais de tension homopolaire TIG 7114 ou TIG7134 qui permet aux relais a maximum de courant homopolaire de detecter de facon sure lesdefauts terre affectant l'installation et d'en assurer leur elimination.

AII.2 Reseau a neutre impedantDans ces reseaux, le courant a defaut a la terre est limite a une valeur determinee qui peut allerd'une dizaine a un millier d'amperes environ. Les differents departs doivent etre quipes d'uneprotection a maximum d'intensite homopolaire ITG 7105*, alimente par l'intermediaire d'un toreou par une connexion residuelle des 3TC de ligne. Dans ce dernier cas, Ie seuil ne doit pas etrefixe en-dessous de 6% In TC. En effet, en cas de court-circuit polyphase, les reducteurs de mesuresont susceptibies d'entrer en saturation de facon dissymetrique, ce qui peut provoquer nne reponseintempestive d'une protection dont le seuil serait fixe trop bas.

S'il s'agit d'une protection alimente par tore, Ie seuil pourra etre fixe a 1,5 fois le courant capacitifhomopolaire du depart (ordre de grandeur 3 Nkm pour les cables haute tension).Lorsque plusieurs points neutres sont mis a Ia terre simultanement, il est necessaire d'utiliser desrelais de courant homopolaires directionnalises du type lTD 7112 ou RMSD 7912 pour eliminerselectivement l'une des sources de courant homopolaire en cas de defaut,Dans Ie cas d'un reseau possedant un ou plusieurs alternateurs debitant directement sur Ie jeu debarres principal, la mise a la terre peut etre realisee, soit sur le point neutre d'un altemateur, soitsur le jeu de barres par une bobine zig-zag ou un transformateur etoile neutre a Ia terre, trianglesecondaire ferme sur une resistance.

La premiere disposition n'est pas conseille car Ie relais homopolaire installe sur Ie point neutredo it posseder des caracteristiques parfois incompatibles :

- Seuil faible et temps d'intervention rapide pour proteger efficacement l'alternateur,

- Seuil et temporisation assurant la selectivite avec les protections homopolaires du reseau.

La deuxieme disposition est, par contre, favorable a une protection sensible et rapide desalternateurs contre un defaut a la terre, les alternateurs etant consideres comme des departs pourles courants homopolaires.


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A.II.3 aResean a nentre direct (on faiblement impedant)Lamise 11erre est faite en general sur Ie neutre d'un transformateur d'arrivee triangle-etoile.Lorsque ce neutre n'est pas accessible, Ie generateur homopolaire est constitue d'une bobine 11couplage zig-zag ou d'un transformateur etoile-triangle raccorde sur Ie jeu de barres principal.

Le courant de defaut a la terre n'est done limite que par la reactance homopolaire dutransformateur ou de la bobine et sa valeur maximale sera de l'ordre de grandeur des courts-circuits triphases,

II est done possible d'employer avec une bonne sensibilite les protections ITG 7105* alimenteespar une connexion residuelle des 3 TC de ligne.

* ou ITG 7205, ITG 7305 ou ITG 7405, pour des relais a temps dependant.vou l'unitebomopolaire de relais triphases + terre: ITG 7196, ITG 7296, ITG 7396, ITG 7496, et relaisdigitaux RMS 7992, RMST 7992 ou RMSA 7992.

IA.HI - PROTECTIONS DIVERSES ET TRANSFERT AUTOMATIQUEL'emploi des relais de puissance de la serie WTG 7100 permet d'iloter une installation industriellepossedant ses propres unites de production en cas de defaillance de la Iigne en provenance dudistributeur d'energie, lorsque celle-ci alimente d'autres abonnes.Les relais de frequence sont aussi utilises a des fins d'i1otage ou pour delcster des charges nonprioritaires (minimum/maximum de frequence HDG 7020).

Lorsque l'alimentation d'un tableau est realisee par deux transformateurs debitant separement surun demi-jeu de barres, Ie transfert automatique des charges d'un demi-jeu de barres sur l'autrepeut-etre envisage en cas de defaillance d'un transformateur.

A eet effet, il sera fait appel a un ensemble de relais accomplissant les fonctions suivantes :- Initialisation du transfert par manque de tension (TfG 7113),

- Verification que l'arrivee supposee n'a pas ere soumise elle-meme a un regime trans itoire, durantles quelques secondes precedent l'initialisation du transfert (TfG 7013 + TIT 7112),- Verification que la baisse de tension enregistree n'est pas due a un defautsurvenant en aval (ITG7196, ITG 7166) (un transfert dans ce cas, entrainerait la perte de la totalit de la sous-station).

- Controle de la tension residuelle du jeu de barres soumis au transfert, lorsque celui-ci alimente demoteurs (TrG 7013),


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- Delestage de certaines charges tournantes sur chute de tension (ITG 7013), et delestage decertaines charges tourriantes sur chute de tension (TfG 7123).Ces automatismes de cellules et ces differentes mesures de tension peuvent aussi etre realises parl'automate de cellule type AMS 7001.

IA.IV ~l\1ESURES, COMPfAGE ET SUPERVISION DANS UN

RESEAU ELECTRIQUE INDUSTRIELDans un reseau electrique les principales arrivees et departs peuvent etre quipes de centrales demesure du type CMS 7000. Ce dispositif met a disposition de l'utilisateur un grand nombre dedonnees. Un compteur d'energie y est integre ainsi que deux sorties 4-20 rnA programmables (enI, U, P, Q, S, Cos (phi), F). De plus, un relais interne parametrablc en maximum de courant ou depuissance active, permet aux eMS 7000 d'envoyer un signal d'alarme ou de delestage,

Les CMS 7000 comme les autres quipements de la serie PROCOM (IMM 7990, RMS, RMST,RMSD, AMS, ... ) peuvent etre connectes a un micro-ordinateur local de supervision (systeme PS1000) ou peuvent faire partie d'un systeme de controle/commande electrique d'un site industriel(Systemes PS2000 ou PS4000).

IA.V m EXEMPLES DE PROTECTION DE RESEAU INDUSTRIELA.IV.1 Exemple 1 (fig. Al et fIg. A2)La Figure A1, represente une partie d'installation industrielle a deux niveaux de haute tensionayant tous deux un regime de mise a la terre fortement impedant ; Ie courant de court-circuit alaterre est limite a 30A au niveau 11 kV par un transformateur de point neutre dispose sur le jeu debarres principal et a 100 A au niveau 5,5 kV.Deux sources d'energie debitent en parallele sur le jeu de barres 11 kV. D'une part, un alternateurde 20 MYA, d'impedance trans itoire X'd egale a 20%, d'autre part, un transformateur de 10 MYAde tension de court-circuit egale a 10% raccorde sur Ie reseau 90 kV du distributeur locaLLes demi-jeux de barres 5,5 kV de la station d'utilisation (alimentes par deux cables 11 kV enparallele) sont exploites separement et sont pourvus d'un ensemble de transfert automatique.

Les relais de protection, a temps independent pour les relais a maximum de courant, figurent sur Ieschema de l'installation et les courbes correspond antes sont representees fig. A2.


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A.IV.2 - Exemple 2 c n g . A3 et fig. A4)L'alimentation de l'insta1lation industrielle representee fig. A3 est assuree par deux transformateursde 10 MYA fonctionnant en parallele et connectes au reseau 60 kV du distributeur d'energie. Lamise a la terre du neutre au niveau 6 kV est realisee par une resistance installee sur le point neutreau secondaire d'un des transformateurs d'arrivee et Iimitant Ie courant de defaut terre a 1000A.La protection est realisee par relais differentiels et relais a maximum de courant a temps inverse,dont les caracteristiques sont trades fig. A4.


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I" 'I

AI: RESEAU ANEUTREFORTEMENT IMPEDANT90 le V 1000 INA

JDTM7033

------~11~1cV~_*~(-- __ _ . r - - ~ ~ ~ ~ ( - - - - - - _ l ~~----------

100 A 11 i G 711JT T G 7013+m 7112 100 AT TG 711J ~ITO 701J ..-rrrr 7112rm 71056 1 i G 701J .. TIO 7013

6t '=""" t o o A " " t ~, t '"t 1IW~901100/5 1 1 125/5 0 125/5d lco/5III.II.! 7 9 9 0U 40/5 1101119&0 IMIol 7960 40/5 D

, ,@ ~ : ~ ,W A , 0 0 ' " A { @710kW ~ ~ 710kW225 kW 225 kW

.. au relais communicants multifanctions RMS 7992 ou RI.1ST7992.* "" ou automate local de cellule AMS 7001.


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1000 s

100 s

10 5

1 s

A2 : COORDINATION DES RELAIS DE PROTECTION54

,I II II1 I II 'I II II1 2 3 4 5 51I 'T ' l IT ' ' IY'

a:lcc max derriere un transformotgur de 1000 kVA .b:lcc max derriere un trnnsformoteur de 5 1 tNA.c:lcc max sur [eu de barres 11 kV .

1 2 Ql;Point de d~marroQe moteur.

3 -4 5 6

3

2

76543

2

76543

2

76543

2

76543

2

3 4 5 6 7 10 OA 2 3 4 5 6 7 10kA4 5 6 7 1kATENSION DE REFERENCE, 5 .5 kV

I n

Icc2


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A3 : RESEAU A NEUTRE FAIBLEMENT IMPEDANT

I Pee: 150D INA1000 A 1000 A

-rro 72D5

* ou relais communicants multifonctions RMS 7992 ou RMST7992." '* Voir chapitre D. Divel"ll schemos de protection differentielle pour moteurs.


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1000 5

100 5

10 5

1 5

0,1 5 2

A4 : COORDINATION DES RELAIS DE PROTECTION54 I1 2 4 I~5> j < I i'r( Ii

a:lcc max derriere lin tronsforrncteur de 2 WA.b:lcc max derriere un transformateur de 10 WA,c:lcc max sur jeu de barres 6 kV

J f!)Poini de dM'lorrage moteur.1

1 \

\

2 4 f(5

b

3

2

76543

2

76543

2

76543

2

76543

2

3 4 5 6 7 1 O O A 3 4 5 6 7 10kA4 5 6 7 1 kA 2TENSION DE REFERENCE' 6 kV

I n

Icc2


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I I B - TRANSFORMATEURS DE PUISSANCE I I

Les transformateurs de puissance HT/HT ou HT/BT peuvent etre endommages par des defautsd'origine interne, ou d'origine externe, teis que surcharges ou courts-circuits soumettant lesenroulements a un echauffement et a des efforts electrodynamiques excessifs. I : . e s defautsd'origine interne sont constitues par les courts-circuits entre spires, entre enroulements ou entre unenroulement et la cuve, d'intensite variable suivant leur emplacement.

La detection et l'elimination de ces differents defauts necessitent l'usage de plusieurs types derelais de protection, dont les fonctions et l'emploi sont explicites par le texte et les schemassuivants.Toutefois, les defauts propres au circuit magnetique (echauffements locaux par courants induits)ne peuvent etre detectes par une protection electrique et sont pris en compte par un relaismecanique actionne par Ie degagement gazeux c r e e par Ie defaut (par exemple pour lestransformateurs refroidis par huile).

IB.I - PROTECTION DE SURCHARGELorsque, dans certains cas d'exploitation, la puissance absorbee par un transformateur estsuperieure a sa puissance nominale, il est utile de prevoir une surveillance des surchargesprolongees et de faible amplitude. La protection de surcharge peut etre assuree par un relais amaximum de courant monophase temporise de 20 a 30 secondes, du type ITG 7105, utilise ensignalisation, ou de preference par un relais a image thermique du type lIT 7610. Plusieursversions de cet appareil, se differenciant par leur constante de temps, permettent son utilisationpour des transformateurs de diverses puissances.Avec une constante de temps thermique reglable de 4 a 180 minutes, Ie relais digitalmultifonctions RMST 7992 assure une protection contre les surcharges pour tous les types detransformateur. L'unite d'alarrne thermique de ce relais peut d'autre part, initialiser une sequencede delestage des departs.Sur les grosses unites qui possedcnt des sondes de temperatures disposes aux points les pluschauds des enroulements, la meilleure solution consiste a utiliser des relais de surveillance detemperature.Les STEP 7040 et SlEP 7060 avec respectivement, 4 et 6 voies de mesures permettent Iecontrole permanent d'un nombre de points correspondant (voir notice 1732).


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B.I1 - PROTECTION A MAXIMUM DE COURANT CONTRE LESDEFAUTS POLYPHASES

Au primaire des transformateurs il est recommande d'utiliser un relais a maximum de courantpossedant un seuil bas temporise et un seuiI haut instantane,

,Le seuil bas est regie de maniere selective avec les protections disposees en aval, afin d'en assurerIe secours et d'eliminer les defauts internes d'amplitude peu importante. Le type de caracteristiquestemps/courant, temps independant, inverse, tres inverse ou extremement inverse des relais ITG dela serie 5/6 (ITG 7166, 7266, 7366 ou 746_6) ou des relais multicourbes a microprocesseur desseries RMS (RMS 7992, RMST 7992, RMSA 7992) est generalement choisi id~ntique a celuides autres relais a maximum de courant de l'installation ; cependant, il est souvent possible derealiser une coordination correcte entre relais a temps dependant et relais a temps independent.A titre d'exemple non limitatif, la figure B1 montre l'association d'un relais a temps inverseimplante au primaire et d'un relais a temps independant a deux seuiIs et deux temporisations utiliseau secondaire d'un transformateur.

L'utilisation du temps dependant est parfois preferable dans Ies circonstances suivantes :

- Les departs au secondaire du transformateur sont proteges par fusibles (voir figure B2),- L'exploitation comporte la possibilite de surcharges importantes pendant plusieurs secondes(par exemple reacceleration de moteurs),- Les courants magnetisants a la mise sous tension du transformateur sont de forte amplitude etdecroissent lentement.

D'autre part le seuiI haut instantane est ajuste legerement au dessus du courant de court-circuittriphase symetrique, rote secondaire (+ 20% environ). Reglec de la sorte, cette unite resteinsensible a tout defaut survenant cOte basse tension ; il n'existe done pas de possibilite dedeclenchement intempestif instantane lors d'un defaut en aval.Par contre, elIe intervient tres rapidement en cas de defaut violent interne au transformateur oudans Ie cable de liaison cOte primaire. Par consequent, l'utilisation d'un seuiI haut instantane pourla protection des transformateurs permet de reduire considerablement le temps d'intervention desprotections installees en amant. 11 est done ainsi possible de reduire Ie dimensionnement descables d'alimentation pour ce qui conceme la tenue aux court-circuits.


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IB.III - PROTECTION HOMOPOLAIREException faite de certains cas a couplage Ynyn ou des auto-transformateurs, les courantshomopolaires ne peuvent trans iter entre primaire et secondaire d'un transformateur.II est done necessaire de prevoir des protections distinctes c6re primaire et c6te secondaire contreles defauts monophases pouvant survenir soit a l'interieur du transformateur, soit sur un cable deliaison.B.I1I.! Defants monophases survenant an primaireCOte primaire, la mesure de courant residuel est frequemment realisee a partir des trois TC dephase equipant Ie depart (cas du relais ITG 7105 et de l'unite homopolaire d~ relais IT~ de laserie 5/6 : ITG 7196, 7296, 7396 ou 7496 ou des relais multicourbes 1 1 microprocesseur du typeRMS 7992 ou RMST 7992).Le relais de protection doit alors remplir rune des deux conditions suivantes :- So it, etre temporise Iegeremcnt pour eviter les declenchements intempestifs provoques par lacirculation d'un courant homopolaire artificiel consecutif a une saturation passagere des reducteursde mesure (courant de magnetisation ou de defaut en aval). Un seuil d'environ 6%minimum peut etre envisage dans ce cas.- Soit, etre instantane, mais Ie seuil ne devra pas etre inferieur a 15 ou 20% In TC. Souvent, cettecontrainte conduit a une valeur de reglage trop important vis-a-vis du courant de defaut maximal,d'ou un manque de sensibilite,L'emploi d'un tore encerclant les 3 phases pour la mesure du courant residuel (cas des relaisITH7111, ITG 7105, et de l'unite homopolaire des relais ITG de la serie 5/6 ou de la serie RMS)permet d'obtenir une protection a la fois sensible et rapide.

Lorsqu'il n'est pas possible de monter un tel reducteur de mesure on peut, si la longueur des cablesest faible, relier leur tresse de masse ala cuve du transformateur, ainsi la protection de masse-cuve(voir B.III.3) couvrira egalement la "zone" des cables.

B.III.2 Defants monophases survenant au secondaireLorsque les enroulements d'un transformateur c6te secondaire sont couples en etoile et possedentun point neutre relie a la terre, un relais a maximum de courant monophase est installe sur laconnexion du point neutre a la terre, et do it etre regle de maniere selective avec les protectionshomopolaires du reseau en aval.

Ce relais est du type ITG 7105 (ou ITG 7205, 7305, 7405 - temps dependant) que Ie reducteur demesure soit un tore ou un TC bobine ou du type ITG 7114 s'il est necessaire de filtrer lesharmoniques du 3eme ordre.


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On peut y adjoindre en outre une protection differentielle homopolaire a haute impedance du typelAG 7014 qui compare Ie courant circulant dans la liaison du point neutre a la terre avec la sommedes courants des phases secandaires (obtenue par connexion residuelle des 3 TC de ligne).

B.III.3 Protection de cuveUne protection rapide, detectant les defauts internes au transformateur, est constituee par le relaisde detection de defaut a la masse de cuve.Si, corome cela est souvent le cas, cette derniere est mal isolee du sol, Ie re1ais de protection nesera pas regle en dessous de 10% du courant maximal de defaut terre, afin d'eviter Ie risque defonctionnement intempestif cause par un courant homopolaire "vagabond" (par exemple, courantde defaut a la terre d'un depart voisin transitant dans Ie circuit forme par la cuve et sa mise a laterre).

En pratique, ilest ccnseillc de temporiser legerement cette protection (du type ITG 7105).La protection de masse cuve associee au relais a detection de gaz Buchholz, a I'unite instantaneeseuiI haul, et a l'unite homopolaire du relais implante au primaire du transformateur permetd'obtenir une detection sure et une elimination rapide des defauts affectant Ie transformateur.

IB.IV ~PROTECTION DIFFERENTIELLECe type de protection est indique pour les transformateurs de forte puissance, et limite l'ampleurdes deteriorations causees par un defaut interne en eliminant de facon instantanee les courts-circuits pouvant survenir entre enroulements d'une meme phase au de phases differentes.Ilest preferable de conserver la protection a maximum de courant triphasee comme protection desecaurs, et une protection contre les defauts a la terre doit etre prevue (relais homopolaire auprimaire) lorsque Ie reseau r o t e primaire est a neutre impedant,Afin de rester insensible a rappel de courant magnetisant qui se produit a la mise SOliS tension dutransformateur, et dont la valeur peut etre tres superieure a celle du courant nominal, lc relaisdifferentiel triphase DIT 7031 possede un dispositif de retenue pour les courants d'harmonique 2(qui caracterisent les courants d'enclenchement).

D'autre part, pour assurer la stabilite du relais sur court-circuit exterieur, le seuil est augmente defacon proportionnelle au courant travers ant Iorsque celui-ci depasse Ie courant nominal (relais apourcentage ).


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I B .V - PROTECTION DlRECTIONNELLE

Des TC auxiliaires doivent etre employes pour les raisons suivantes :

- Compenser Ies differences d'amplitudes et de phase (dans le cas d'un couplage etoile-triangle)entre les courants nominaux au secondaire des TC installes des deux cOtes du transformateur.

- Supprimer les courants homopolaires apparaissant d'un seul rote du transformateur lorsque sonpoint neutre est relie a la terre, lors de defauts a la terre sur Ie reseau.Les transformateurs etant en general equipes d'un reg leur en charge a prises, Ie seuiI defonctionnement des relais differentiels ne peutetre regie en dessous de 15 a 20% In.

Lorsqu'il existe une autre source en parallele sur un transformateur non equipe de protectiondifferentielle, i1 est necessaire d'utiliser des protections de decouplage permettant de realiser dansun premier temps, une separation de reseau, puis une elimination selective de l'equipement endefaut,

A eet effet, sont implantes cOte secondaire du transformateur, deux relais de courant directionnelsdu type lTD 7111 ou un relais multicourbes a microprocesseur du type RMSD 7921 pouraccomplir la fonction de decouplage en cas de defaut phase interne au transformateur ou survenantsur Ie reseau d'alimentation primaire. (II faut noter que les relais de retour de puissance du typeWTG_7131 n'assurent pas correctement cette fonction, leur fonctionnement ne pouvant etregaranti lorsque la tension resultant du defaut est trop faible).

De plus, un relais a maximum de courant homopolaire directionnel du type lID 7112 au unRMSD 7912 devra etre implante lorsque Ie reseau secondaire comporte au moins deux mises a laterre dont rune au niveau du point neutre du transformateur surveille,


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jli!

Bl : COORDINATION ENTRE RElAIS A TEMPS INVERSE ET A TEMPS INDEPENDANTlOs 90,__kV..... .;,~~;;:. ;;;...: :;

0, 1 s

1 s

76543

1 2

A (Ur

67l00A 2 3 -4 5 6 7 lkA 2 3 4 5

10 MVAUcc: 8 ~

nc 7100CDef ' 90 kV)

B2: COORDINATION ENTRE FUSIBLES ET RELAIS A TEMPS TRES INVERSE2

10 576

,~ 543

2

0, 1 s

1 s

76543

Icc 5 .5 kV

7654

1 -:::r2

A , S ) J r67100A 2 3 4 5 6 7 lkA 2 3 4' 5

3.3 kV

600 kVAUcc: 6 ~

efl 3.3 kV)A~p(3BO V)

3

2

fcc 380 V


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B3 : EXEMPLE DE PROTECTION: TRANSFORMATEUR MTiBT6 t V .~"" 71.6 (50-51-50N-5'N)," " " S 79.'~ + (49) RMST 7992II

JTG7105(51 N)

380 V

[,[

rB4 : EXEMPLE DE PROTECTION: TRANSFORMATEUR MTiMT

[T G 7105 (51N)

.. CAS O'UNE AUTRE SOURCEEN PARIILLELE.[TG7196 (50-51-5DN-51 N) ou RM S 7992+ ( 49 ) R MS T 7992

[TG 7105

[.. [T O 71~ t. ( 6 7 N ) l '

RMSD 7912*2X.[TD 7111 (67)Oll1xRMSD 7921

5.5 kV


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B5 : EXEMPLE DE PROTECTION: TRANSFORMATEUR HT/MT

rr c 7196 (50-51-50N-51 N) l au RMST7992fIT 7610 (49) 5

DT T 7031 (87)

II

11 IN


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I I C - ALTERNATEURS I I

Le fonctionnement d'un aiternateur peut etre altere aussi bien par defauts propres a Iamachine quepar des perturbations d'origine exterieure se produisant sur Ie reseau auquel il se trouve connecte,La protection d'un aiternateur devra done etre con~ue pour reagir efficacement aussi bien dans uncas que dans l'autre,II est bien evident, cependant, que le nombre et Ie type de relais de protection installes serafonction non seulement des caracteristiques de lamachine:

- Puissance,- Machine d'entrainement,- Courant de court-circuit en regime etabli,- Courants transitoires,- Courant de court-circuit du reseau,- Type de mise a la terre,- Emplacement des dispositifs de mise a Ia terre,- Fonctionnement seul au en parallele,

mais aussi de facteurs econorniques tels que Ie cout de Iamachine et lcs consequences resultant deperiodes d'indisponibilite.

Pour cette raison, Ie present chapitre analyse d'une part, les differentes anomalies pouvantperturber un aiternateur et Ie type de relais a utiliser dans chacun de ces cas (des distinctions antere faites en fonction de Ia puissance de Ia machine chaque fois qu'elles s'imposaient) et d'autrepart, des schemas representant deux cas specifiques couramment rencontres dans les complexesindustrieis :- Un groupe Diesel altemateur de quelques centaines de kVA,- et, un Turbo-Altemateur de quelques dizaines de MYA.

Des schemas explicitant les protections a retenir en fonction de la nature et du lieu de la mise a laterre eventuelle sont egalement presentes en fin de ce chapitre.


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I C.I - PROTECTION CONTRE LES DEFAUTS EXTERIEURSLorsqu'un court-circuit survient aux bornes d'un alternateur a pales lisses, il se produitapproximativement les phenomenes suivants : Aux tous premiers instants les courants statoriques sont uniquement limites par l'impedancesubtransitoire X"d et ce, pendant une duree definie par la constante de temps subtransitoire T''d(principalement determinee par les circuits amortisseurs). Quelques cycles apres le debut du court-circuit, le regime etant etabli dans les circuits formes parles amortisseurs, les courants sont Iimites par l ' impedance transitoire X'd et decroissent au rythmefixe par la constante de temps trans ito i re Td pour s'etablir a une amplitude permanente determineepar la valeur electromotrice interne E et l'impedance synchrone d'axe direct Xd.

- Inverse: ITG 7266,- Tres inverse: ITG 7366,- Extremement inverse: ITG 7466,- Faiblement inverse: ITG 7566.

!

Initialement egale a une dizaine de fois environ le courant nominal In, l'amplitude des courantsde court-circuit decroit pour se stabiliser a une valeur generalement inferieure a In, en raison de laforte valeur de l ' impedance synchrone Xd. L'intervention des regulateurs de tension permetquelquefois de maintenir le courant de defaut au dessus du courant nominal.

Ce type de defaut peut etre detecte par un relais it maximum de courant it contr6Ie de tension,capable de fonctionner malgre la decroissance du courant tout en presentant pour la marchenorm ale un seuiI superieur a l'intensite nominale et une temporisation compatible avec laselectivite imposee par les protections en aval.

Les relais de Ja serie lTV 7000 satisfont ces exigences, les seuils amperemetriques etant diminuesen cas de chute de tension aux bornes de la machine (a temps dependant lTV 7266, lTV 7366,lTV 7466 ou independant lTV 7166).

De plus, afin d'assurer une protection d'ultime secours sur les alternateurs a excitation shunt oufonctionnant en mode manuel, les relais lTV 7x66 sont equipes d'une unite a minimum de tensiontemporisee initialisee a l'apparition du court-circuit (voir notice 1796).Dans Ie cas particulier ou Ie courant permanent de court-circuit de l'alternateur se maintient a unevaleur nettement superieure a In, on pourra utiliser un relais a maximum de courant classique typeITG 7166 a temps independant au, si la selectivite avec les protections avalle justifie, un relais atemps dependant:


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I C.I1 - PROTECTION CONTRE LES SURCHARGESLes surcharges provoquant un echauffement anonnal des circuits statoriques doivent etreeliminees avant que n'apparaissent des temperatures dangereuses pour la machine.

En fonction de la puissance de celle-ci, la protection de surcharge pourra etre assuree par un relaisa maximum de courant, on relais a image thennique ou des sondes de temperature.

Pour les groupes de quelques centaines de kVA, rITV 7x66 (ou l'ITG 7x66) assurera a la fois laprotection contre les surcharges par son seuil bas regle a 1,15 In par exemple et temporise deplusieurs secondes (pour laisser passer les a-coups pouvant se produire en exploitation normale) etla protection contre les defauts exterieurs entre phases ou les fortes surcharges par son seuiI hautregIe a 2 In environ et temporise de quelques centaines de millisecondes.

Pour les turbo-altemateurs de puissance superieure, on utilisera de preference un relais a imagetherrnique type IMM 7990, ce dernier dispose egalement d'une protection simple contre la marcheen regime desequilibre.Pour ces generateurs de forte puissance, la protection de surcharge assuree par le relais IMM7990 sera doublee par one mesure directe de temperature au travers des sondes de mesure detemperature au platine, noyees dans les enroulements statoriques et connectees a un relais du typeSTEP 7000. Le STEP 7060 assure Ie contr6le permanent de six points de temperature (ouraccord sur 3 sondes, un niveau d'alarme et un niveau de declenchement).

Lorsque Ia machine est equipee egalement de sondes au niveau des paliers, Ie controle est effectuepar un relais complementaire, du type STEP 7040 (voir notice 1732).

I C.III - PROTECTION CONTRE LES DESEQUILIBRESLes alternateurs con


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Le reglage du seuil (jusqu'a 8% de In) ainsi que le type de caracteristique permet d'adapter aumieux la protection a Ia tenue des generateurs aux courants inverses, telle que definie dans lesnormes en vigueur (Clil 34-1).Ce relais possede de plus un seuil d'alarme reglable a une valeur comprise entre 50 et 100% duseuil de Iacourbe a temps dependant.

I C.IV - PROTECTION CONTRE LES RETOURS DE PUISSANCEEn principe, Ies aIternateurs fonctionnant en parallele avec d'autres sources doivent, seion lesconditions donnees par Ie constructeur, etre proteges contre une eventuelle marche en moteur parun relais a retour de puissance active.La puissance necessaire pour qu'un alternateur fonctionne en moteur, varie de quelques pour-centsde Ia puissance nominale dans le cas des groupes entraines par des turbines a vapeur et jusqu'a25% dans le cas des Diesel.Pour cette raison, on utilise un relais tres sensible WTGA 7131 dans Ie premier cas, et un relaismoins sensible PTG 7111 dans le deuxieme cas.L'action de ces relais est generalement temporisee de quelques secondes pour eviter toutdeclenchement intempestif sur phenomene transitoire lors de la synchronisation, ou apreselimination d'un defaut dans le reseau.

I c.v ~PROTECTION CONTRE LES VARJATIONS DE FREQUENCEPour les alternateurs de forte puissance en particulier, ilest neccssairc de detector une survitessede la machine consecutive a un ilotage au a un delestage et pouvant etre dangereuse du fait descontraintes mecaniques subies par le rotor.Ce role est generalement confie a un relais a maximum de frequence du type HDG 7020.Ce relais possede egalement un seuil fonctionnant a minimum de frequence, qui peut etre utilisepar exemple, pour commander un delestage,


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I C.VI ~PROTECTION CONTRE LES PERTURBATIONS DE TENSIONDans les cas oii des relais a maximum de courant classiques (sans controle de tension) sontemployes et lorsque de nombreux moteurs asynchrones sont utilises, ilest indispensable d'utiliserun relais a minimum de tension du type TIG 7113 (monophase), TIG 7123 (biphase) ou TTG7133 (triphase).En cas de separation de tout ou partie de la charge, la tension aux bornes de l'alternateur croitbrusquement pour se rapprocher de la valeur de la f.e.m, interne. Normalement, le regulateur detension agit sur 1 1 excitation pour annuler cette elevation de tension.II est cependant necessaire de disposer d'un relais a maximum de tension Iegerement temporisepour pallier aux defaillances du systeme. Le TTG 7111 satisfait aux exigences requises pour cetteapplication.

I C.VII m PROTECTION CONTRE LES DEFAUTS INTERNESAlimentes par les T.e. de phases disposes cOte neutre des bobinages, les relais a maximumd'intensite a deux seuils lTV 7x66, ou ITG 7x66, assurent la protection contre tous les defautsapparaissant dans Ie bobinage, defauts qui generent des courants du meme ordre que les defautsexterieurs.

Les relais lTV 7x66 dont les seuils sont reduits sur chute de tension, surveillent une partie plusimportante des bobinages que les ITG 7x66.

Min de disposer d'une protection plus rap ide et d'assurer la surveillance de la quasi totalite desenroulements, ilest necessaire de disposer d'une protection differentielle.Celle-ci dtecte en effet, de maniere instantanee, les defauts entre phases se produisant dans lesenroulements de la machine, qui peuvent engendrer des courants de faible niveau, non decelablespar les autres protections.

Les possibilits d'implantation de T.e., la presence d'un transformateur bloc ou simplement leshabitudes locales conduisent a choisir rune des quatre solutions suivantes :1) Un relais differentiel c1assique DTM 7033 aliment par deux jeux de 3 T.e. implantes de part. et d'autre des enroulements du generateur.

2) Un relais differentiel haute impedance lAG 7034 alimente par deux jeux de 3 T.e. implantsde part et d'autre des enroulements du generateur.

3) Trois relais a maximum de courant instantanes type ITG 7105 aliments chacun par un toretraverse par Ie cable de puissance monophase et le cable point neutre de la meme phase de lamachine. Le relais est ainsi alimente par le courant differentiel obtenu directement au secondairedu T.e. tore.


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C.VIII - PROTECTION CONTRE LES DEFAUTS A LA TERRE DESENROULEMENTSSTATORIQUES

(Nota: Si une identification de la phase en defaut n'est pas requise, un seul relais ITG 7135 peutetre utilise).

Ce dernier type de protection permet d'obtenir a la fois une grande sensibilite et une bonne stabilitelors de defauts externes, a la condition de soustraire chacun des tores a l'influence des phasesvoisines grace a une distance suffisante entre les reducteurs de mesure.4) Dans Ie cas des generateur-transformateurs de type Bloc, l'utilisation du relais DTT 7031 estrecommandee, Ce relais est connecte directement aux T.e. disposes cote point neutre dugenerateur et aux T.e. cote haute tension du transformateur.

Lorsque l'alternateur se trouve galvaniquement isole du reseau auquel il est raceorde par untransformateur triangle-etoile, toute latitude est Iaissee pour adapter au mieux le lieu et la nature dela mise a la terre eventuelle aux exigences de protection de la machine.Leschema de la figure e.3-1 presente les deux solutions couramment retenues :

- Neutre isole et utilisation d'un relais de tension desensibilise a l'harmonique 3 alimente par unT.P. monte entre point neutre de la machine et la terre (lTG 7114) ;

- Neutre fortement resistant et emploi d'un relais de courant alimente a partir d'un tore disposedans la connexion de mise a la terre. Le relais 1m 7111 regle a environ lA permet de couvrir90% des bobinages dans Ie cas d'une mise a la terre Iimitee a lOA.Lorsque l'alternateur debite directement sur Ie reseau, Ie lieu et Ia nature de la mise a la terre luisont parfois imposes par Ies caracteristiques de reseau lui-meme,La figure C.3-2 presente Ie cas d'un reseau a neutre isole,Si l'altemateur est la seule source d'alimentation du reseau, seul un TIG 7114 est requis.

Par contre, si Ie reseau est suffisamment etendu, une protection selective peut etre obtenue parl'emploi de relais de courant homopolaire sensibles 1m 7111. La protection a maximum detension homopolaire TTG 7114 ou TIG 7134 etant alors alimentee a partir des T.P. disposes surle jeu de barres.

- Dans le cas usuel d'une mise a la terre, it est recommande du point de vue protection d'implantercelle-ci au niveau du jeu de barres et non au niveau de la machine elle-meme.Cette disposition (figure e.3-3a) permet une elimination rapide d'un defaut interne a l 'aide d'unsimple relais a maximum de courant (I'I'H 7111 au ITG 7105) qu'il y ait ou non presence desources en parallele,


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IIIi,- Si cette solution n'est pas adoptee et si la mise a la terre est effectuee au niveau de l'alternateur ilest encore possible d'utiliser un relais ITH 7111 ou ITG 7105 alimente par un tore monte dans laconnexion de mise a la terre (figure C.3-3b)a la condition que cette mise a la terre soit uniquedans Ie reseau et que la valeur a laquelle est limite le courant de defaut terre so it suffisammentfaible pour etre supportee par la machine durant la temporisation du relais (temporisationnecessaire a l'elimination selective d'un defaut dans le reseau). En pratique, cette solution nes'applique qu'aux reseaux de faible etendue,Dans le cas de plusieurs machines fonctionnant en parallele ou lorsque Ie reseau possede plusieursdispositifs de mise a la terre, la mise a la terre au niveau de la machine conduit soit a mettre enplace un dispositif de commutation automatique de ces points neutres de maniere a ce qu'un seulsoit effectivement en action soit a l'emploi de relais homopolaires directionnels sensibles type lTD7112 ou digital du type RMSD 7912. Ces relais sont generalement alimentes sur tore pour obtenirle maximum de sensibilite (figure e.3-3c).Chaque fois que le courant de defaut homopolaire n'aura pas ere limite a une valeur inferieure aucourant nominal de la machine, ilsera fait appel a une protection a action tres rapide du typedifferentiel commandant des l'apparition d'un defaut interne le decouplage de l'alternateur etl'organe de mise a la terre ainsi que la desexcitation rapide de la machine. Cette mission peut etreconfiee soit au re1ais differentiel triphase DTM 7033 (figure C.3-4 reseau a neutre faiblementimpedant.) ou a une protection differentielle de terre a haute impedance du type lAG 7014.En ce qui concerne Ie relais de point neutre (indispensable malgre Ia presence du relaisdifferentiel) il est recommande d'utiliser un relais type ITG 7105 alimente par un T.e. au mieux,un relais ITG 7114 version presentant une desensibilisation aux harmoniques, notamment a celIedu rang 3.

I C.IX - PROTECTION CONTRE LA PERTE D'EXCITATIONCette protection est assuree par un relais d'impedance YTM 7111 a caracteristique circulairedecalee (MHO) sur un diagramme R-X.- Le centre du cercle est situe sur l'axe negatif des X,- Le diametre du cercle est regie a une valeur egale a l'impedance synchrone d'axe direct Xd,- Le decalage du cercle par rapport a l'origine est fixe a la moitie de l'impcdance transitoire d'axedirect X'd. Ainsi regle, et grace a sa temporisation, le relais YTM 7111 reste insensible auxoscillations de puissance consecutives a l'elimination d'un defaut violent sur Ie reseau, tout endetectant la perte d'excitation caracterisee par I'absorption de puissance reactive de la marche enasynchrone.


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(11est possible d'utiliser pour la merne fonction un relais a retour de puissance reactive le WTGR7132, qui devra etre temporise suffisamment pour obtenir la stabilite lors des oscillations depuissance reactive).Lorsqu'une mesure directe du courantd'excitation peut etre effectuee grace a un shunt, un relais amaximum et minimum d'excitation de type TfB 7025 peut etre utilise, auquel sera adjointe sinecessaire, une temporisation exterieure de type TIT 7121.

I C.X - CONTROLE D'ISOLEl\ffiNT DU ROTORCe controle est effectue par le relais TIE 7017 qui applique une tension Basse Frequence entreune polarite du circuit d'excitation et la masse, detectant ainsi tout defaut d'isolement quelque soitsa localisation. Le relais TIE 7015, qui applique une tension continue entre lc circuit d'excitationet la masse, peut egalement etre utilise.

I C.XI - CONTROLE DU SYNCHRONISMEAfin de controler le bon fonctionnement des synchro-coupleurs ou les procedures de couplagemanuel, iI est fait appel au relais de controle de synchronisme du type S1'S 7041. Quand Iegenerateur est la seule source de tension, Ie relais a minimum de tension TI'G 7013 assurera,encomplement du re1aisS1'8 7041, la fonction de "reseau mort" (dead-bus).

I c.xn -CONTROLE FUSIBLESLorsque un relais a maximum de courant a controle de tension du type lTV 7x66 est utilise, unefusion des fusibles des T.P. peut reduire les seuils de fonctionnement de ces relais a des valeurstrop basses. Le relais TTGB 7031 compare et controle les tensions aux secondaires de 2 jeux deT.P. (par exemple : T.P. mesure et T.P. protection), donne une alarme en cas de fusion d'unfusible, et previent Iedeclenchement intempestif d'autres protections.


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ITG 7111 (59)HDG 7020 (81)VIM 7111 (40) JTG A 7131 (32)

IT! 7521 (46) * STEP 70 0lT V 716~u (51 V ) -+ - - __ _ _ : (4 _ 9 _ :_ ) _ * _ * _ _ -tITG 7166 (51)

DTM 7033 (87-1)*

Cl: GROUPE DIESEL ALTERNATEUR

DTM 7033 (87-1) ..

*...IMM 7990 (49,46lT V 7166 (51 V )P TG 7111 (32)

* VOIR TEXTE C JZ[ IT SCHEMAS PROTECTIONDIFFERENTIELLEAU CHAPITRE D.*. VOIR TEXTE C ]I

C2 : GROUPE TURBO-ALTERNATEUR

.. VOIR TEXTE Ii C JZ[ IT SCHEMAS PROTECTIONDlFFERENTIELl.EAU CHAPITRE D.** VOIR TEXTE Ii C ]IIT C Dr


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C3: PROTECTION DU STATOR CONTRE LES DEFAUTS A LA TERREFIGURE C3-1:GROUPE BLOC

' 1 1 -1 _ _ ~6TTG 7114 (59G)

' I I ~ ITH ~, (590) ~FIGURE C3-2:GROUPE HT RESEAU A NEUTRE ISOLE

rro 7 1 1 : r ( b ) 1u TIG 7134 ITH 7111 ( : - ; . ; r - - - - - - >FIGURE C3-3: GROUPE HT A NEUTRE 1 M PEDANT

~ITG 710~1--(51-G)-I....._,--t01---~---~Jau ITH7111 \V 1I i--~lTD 7112 (67M)auRMSD 7912I i--~lT D 7112 (67N)auRMSD 7912

RA c:::J1---_+__--ILrm 7114 (51G)

RA c:::J1---_+__--IL rc 7114 (51G )FIGURE C3-4-:GROUPE HT RESEAU A NEUTRE FAIBLEMENT IMPEDANT

(Icc TERRE > - In ALTERNATEUR)

R

---


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~ I

D- MOTEURS A HAUTE ET BASSE TENSIONDE PUISSANCE NOl\flNALE SUPERIEURE A 75 KW

IDJ - SURCHARGE THERMIQUE EQUILIBREE ET DESEQUILIBREE

I II 'III

Fondamentalement, nous recommandons pour la protection de tous Ies types de moteursl'utilisation d'un relais digital multifonctions a image tbermique, possedant les elements suivants :- Une unite sensible a Ia composante inverse des courants.- Une unite permettant l'elimination rapide de tous les defauts polyphases violents.- Vne unite a maximum de courant homopolaire, alimentee a partir d'un tore englobant les troisphases.Ces fonctions de base, integrees dans les relais de protection moteur IMM 7990 et IMM7960 ainsi que leurs fonctions supplementaires, sont decrites en detail dans les paragraphessuivants.

Le choix definitif unique (protection multifonctions) ou la combinaison entre divers systemes deprotection (protection multifonctions et protections complementaires) ne s'effectuera qu'apres uneetude detaillee des contraintes d'installation, des conditions de demarrage et de la constante detemps tbermique du moteur a proteger. (La puissance ne constitue pas un critere de choix rigidepour determiner le type de protection).Les schemas types a la fin de ce chapitre illustrent les dispositions a adopter dans les installationsindustrielles pour la protection des moteurs asynchrones ou synchrones. Ces schemas sont donnesa titre d'exemple; en effet des considerations economiques (notamment Ie cout de la protection ycompris les reducteurs de mesure necessaires, au regard du cout de la machine elle-meme) ainsique l'importance du moteur dans le deroulement d'un processus industriel et les consequencesresultant de ses periodes d'indisponibilite sont a considerer dans chaque cas particulier. D'autrepart, l'utilisation de tel ou tel relais peut etre decidee dans le but de proteger la machine entraineeou pour pallier aux risques que celle-ci peut faire encourir au moteur electrique (blocage rotor,desamorcage de pompe, etc ... ).

La surcharge permanente sur un moteur est due a un accroissement du couple resistant, a unebaisse du couple moteur consecutive a une baisse tension au sur les moteurs synchrones a unevariation du courant d'excitation.

Si la surcharge est maintenue, la valeur elevee du courant entrainera un echauffementprejudiciable a Ia duree de vie de la machine (vieillissement premature des isolants).


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Une mauvaise repartition de consommateurs monophases au un leger desequilibre du rcseauprovoquent l'apparition de courants inverses qui participent egalement a l'echauffement du rotor dela machine.L'unite a image thermique des relais IMM 7990 et IMM 7960, enregistre tout type de surchargetant equilibree que desequilibree, Leur constante de temps thermique d'echauffement est reglableafin de s'adapter a tout type de moteurs.Le relais IMM 7990 possede une unite d'alarme thermique susceptible d'informer l'exploitant dufonctionnement en surcharge du moteur avant le declenchement toujours prejudiciable auxprocessus industriels.Afin de tenir compte des differents modes de refroidissement des moteurs, le relais IMM7990 possede une constante de temps thermique de refroidissement reglable. (Mise en service desl'arret de la machine).Pour Ies moteurs de forte puissance ou sont implantees d'origine des sondes platine surveillant lespoints chauds du stator, il est preconise d'utiliser un des relais de la serie STEP 7000. Si dessondes a Coefficient de Temperature Positif (C.T.P.) equipent la machine le relais de detectionTI'S 7024 est a utiliser.Ces relais en effectuant une mesure directe de Ia temperature, tiennent compte de la temperatureambiante et des eventuels defauts dans Iesysteme de refroidissement,Le temps de reponse important des sondes et leur fiabilite demandent sur ces machines,l'utilisation des deux types de relais: STEP au TIS et IMM .L'unite a image thermique des relais IMM 7990 et IMM 7960 enregistre tout type de surchargetant equilibree que desequilibree et dans ce demier cas, tient compte du surechauffement du rotor.La compos ante inverse des courants statoriques engendre, en effet, un champ electromagnetiqued'entrefer tournant a la vitesse du synchronisme, en sens inverse du sens de rotation du rotor.De ce fait, des courants a la frequence de 100 Hz, prennent naissance dans Ie rotor, se concentrentpar effet de peau a la surface de ce dernier et provoquent des pertes Joule importantes done dessurechauffements. Afin de tenir compte de ces pertes, le courant elaborant l'image thermique estissu d'une combinaison des courants directs et inverses, extraits eux-memes des courants reels dephase a l'aide d'un filtre de compos antes symetriques. nest ainsi obtenu une diminution du tempsde reponse de l'unite d'image thermique lorsqu'il existe un taux de composante inverse notabledans Ie systeme d'alimentation des moteurs.


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I D.II - DESEQUILIBRELe fonctionnement d'un moteur sur un reseau desequilibre peut resulter de la fusion d'un fusible, lanon-refermeture d'un pole de disjoncteur ou une mauvaise succession des phases du reseaud'alimentation ...

Les relais IMM 7990 et IMM 7960 possedent une unite a maximum de courant inverse a tempsdependant. Celle-ci assure la detection et l'elimination des marches en monophase ou des defautsbiphases resistifs,

Reglee a 20 %, cette unite permet de deceler la perte d'une phase meme lorsque le moteur protegeest peu ou pas charge.

D'autre part, la caracteristique a temps dependant de cette unire desensibilise ces relais soit lorsd'un defaut violent desequilibre survenant en amont (les moteurs se comportant alorstemporairement comme generateurs de courants inverses), soit lors d'un demarrage ou l'amplitudedu courant triphase provoque une saturation inegale de T.e. entrainant ainsi un desequilibreartificieL

Le fonctionnement de cette unite possede une temporisation minimale d'environ 0.5 s pourpermettre aux fusibles d'eliminer taus les defauts violents desequilibres avant que le contacteurassocie ne soit sollicite. Le pouvoir de coupure de celui-ci devra neanmoins correspondre aucourant provoquant la fusion des fusibles d'accompagnement en un temps de 0.5 s puisqu'a eetinstant, fusibles et contacteur couperont sirnultanement les courants de defaut, Par consequent,plus le calibre des fusibles sera important, plus le contacteur devra avoir un pouvoir de coupureeleve.

II est a noter que les courants inverses circulant dans les groupes blocs transformateur-moteurconservent leur amplitude a la traversee du transformateur (au rapport de transformation pres);seules leurs phases subissent une rotation d'un multiple de 30 dependant de l'indice horaire de lamachine. En consequence, un relais implante cote primaire enregistre la meme amplitude decomposante inverse que celIe qu'il mesurerait s'il etait connecte directement aux barnes du moteur.

Les moteurs synchrones de grande puissance necessitent une detection de faible taux dedesequilibrc (jusqu'a 8 % de In). On equipera donc ces machines du relais de protection contre lesdesequilibres ITI 7521, dont la courbe de declenchement a temps dependant s'adapte aux limitessupportables par la machine et qui dispose, de plus, d'une unite d'alarme a temps independant.


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I D.III - COURT-CIRCUITUn court-circuit entre phases, dans les enroulements, aux bomes de la machine ou dans les cablesd'alimentation, met en jeu des courants importants propres a deteriorer la machine parl'echauffement et les forces electrodynarniques qui en resulte,

Les relais IMM 7990 et IMM 7960 sont equipes d'une unite de compos ante directe afonctionnement rapide. Son reglage se fait automatiquement a partir des caracteristiques dedemarrage affichees. Cette fonction peut etre mise hors service dans le cas de commande dumoteur par contacteur-fusibles.

Pour toutes les machines, la protection contre Ies court-circuits est reglee a une valeur superieureau courant de demarrage, rendant cette protection pratiquement insensible aux defauts internesproches du point neutre, dans Ie cas des machines de forte puissance. Dans ces conditions, onchoisit une protection differentielle complementaire,

Les relais differentiels DTM 7033, ITG 7105 (x3), lAG 7034, sont alors utilises, le choix entrel'une ou l'autre de ces solutions est dicte par les possibilites d'implantation des reducteurs demesure que peuvent offrir l'installation et le moteur a proteger,

I D.IV - DEFAUTS A LA TERRELe defaut a la terre est le defaut le plus frequent sur les machines asynchrones. La deterioration dela qualite de 1'isolant provoque la circulation d'un courant de defaut, entre les enroulements ellaterre, a travers les tales et la carcasse statorique. L'importance du courant de defaut est lite aumode de mise a la terre de l'installation. Comme pour les defauts entre phases, un tempsd'elimination rapide est souhaitable pour limiter les degats et les couts de reparation.

Que! que soit Ie regime de neutre de l'installation, l'unite de compos ante homopolaire integreedans les relais IMM 7990 et IMM 7960 assure la protection contre les defauts a la terre. Cetteunite se raccorde sur un T.e. tore ou en connexion residuelle des trois T.e. de phase. Son tempsde reponse est automatiquement rallonge en cas de mise hors service de l'unite de compos antedirecte, ce qui la rend compatible avec une commande par contacteur-fusibles.

Dans tous les cas, il est recommande d'utiliser pour cette unite une alimentation a partir d'un T.e.tore. Cette methode permet la detection des courants de defaut resistifs de faible amplitude. Deplus, la detection precoce des defauts a Ia terre permet, de limiter l'amplitude des degats et dereduire les cofits de reparation de la machine (rebobinage du moteur au lieu de son remplacement).


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Si Ie mode d'alimentation par une connexion residuelle des 3 T.e. de ligne est choisi, iI existe unrisque inherent de declenchement intempestif au moment des demarrages (saturation des T.e.).Afin d'eviter ces problemes de stabilite, Ie seuiI de la protection est ajuste au minimum a 0.15 ou0.2 In T.e. , ce qui est souvent incompatible avec la valeur maximale des courants de defaut,Cependant, i1 existe une limite basse duseuil de l'unite homopolaire. Celle-ci est imposee par Iecourant capacitif homopolaire propre du depart protege qui, alimentant un defaut sur un departvoisin, risque d'exciter intempestivement l'unite homopolaire consideree, A titre indicatif, Iecourant homopolaire capacitif par kilometre de cable se situe en general, pour les reseaux 5-6 kV,a environ 2 a 3 A. Le seuil minimum de l'unite homopolaire des relais IMM sera choisi a 1.5 foisIe courant capacitif propre au depart: la plupart du temps ce seuiI n'excedera pas 8 A.Dans le cas des reseaux a neutre isole, l'unite homopolaire de l'IMM assurera une eliminationselective d'un defaut a la terre si le courant capacitif homopolaire total du reseau est superieur a 5fois le courant propre a chacun des departs pris separement (si ce rapport ne peut etre respecte, ilpourra etre fait appel ponctuellement a un relais directionnel homopolaire lTD 7112 ouRMSD7912).Quoiqu'il en soit, la signalisation du defaut devra etre effectuee a l'aide d'un relais a maximum detension homopolaire. Cette fonction est realisee par un relais a maximum de tension residuelle dutype TTG 7134 (alimente par trois transformateurs de tension) au du type TTG 7114 (alimente entriangle ouvert). Par ailleurs, meme si un defaut monophase ne peut etre detecte par l'unitehomopolaire de l'IMM, son emploi est justifie par Ie fait que celle-ci reste Ie moyen de detectionle plus sensible en cas de defaut double a la terre en deux points eloignes d'un meme reseau.

ID.V - PROTECTIONS AU DEMARRAGED.V.1 Demarrage tmp long:Un demarrage trop long provoque un echauffement rapide de la machine du fait de l'absorption ducourant de demarrage avec un refroidissement deficient (ventilateur en bout d'arbre). Cettesurcharge est trop rapide pour etre eliminee par l'unite tbermique, une protection mieux adapteedoit done etre envisagee,Les reIais IMM 7990 et IMM 7960 possedent nne unite a temps de reponse extremement inverse,qui assure une protection efficace contre les dcmarrages anormalement longs, indepcndamment dela tension du reseau. Cette unite se positionne automatiquement en fonction des grandeurs dedemarrage: courant Id et temps de demarrage Td.Si Ie temps de demarrage Td du moteur est superieur au temps de tenue rotor bloque depuis l'etatchaud, alors I'unite decrite ci-dessus ne peut etre utilisee, On emploiera done dans ce cas uneprotection complementaire TfB7027 afin de mesurer une tension continue, image de la,vitesse dela ligne d'arbre, aux bornes d'une dynamo tachymetrique,


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D.V.2 Nombre de demarrages :Le relais IMM 7990 pennet de controler par comptage, les demarrages du moteur sur un certainlaps de temps: un nombre de demarrage (N) est autorise durant une periode choisie (t); si lenombre de demarrages autorises est atteint, tout nouveau demarrage sera interdit pendant uneduree (1). (Fonction A.N.S.L N [66] ).Les relais IMM 7990 et IMM 7960 disposent de plus d'une unite d'interdiction de demarrage enfonction de I'etat thermique de 1a machine. Le contact de cette unite, insere dans la chained'enclenchement interdira l 'execution de l'ordre aussi longtemps que l'etat thermique du moteur nesera pas inferieur a celui autorisant Ie redemarrage.

Nota : Les relais IMM 7990 et IMM 7960 delivrent sur leur afficheur la valeur Ta, quilors de la mise en service, informe l 'operateur de la compatibilite des reglages de constante detemps thermique, temps de demarrage, courant de demarrage et seuil thermique d'autorisation deredemarrage, En cas d'incompatibilite, Ta indique et conseille une valeur superieure de constantede temps thermique. (Si Ta est superieure a la constante de temps reglee, ilpeut se produire desproblemes lors d'un demarrage a chaud).

ID.VI - BLOCAGE ROTOR EN MARCHELe blocage de la ligne d'arbre d'une machine est a envisager principalement dans le cas debroyeurs, malaxeurs etc ..

Sur Ie s relais IMM 7990 et IMM 7960 une unite a maximum de courant a temps independantassure la protection contre les blocages rotor en marche. Cette fonction est inopcrante pendant lesperiodes de demarrage (elIe est alors remplacee par l'unite contre les demarrages trop long).

ID.VII-DESAMORCAGE DE POMPE / MINIMUM DE COURANTLe relais IMM 7990 est quipe en option d'une unite a minimum de courant qui fonctionnelorsque Ie courant absorbe par le moteur s'etablit a une valeur proche du courant a vide pendantplus de 3 secondes, caracteristique du desamorcage des pompes ou de la rupture d'une courroie detransmission.

Si les reglages du relais multifonctions IMM 7990 sont trop restrictifs (0.15In


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ID.VIII - :MINIMUM DE TENSIONLes relais a minimum de tension TIG 7113 ou TIG 7123 raccordes sur les T.P. du jeu de barresseront generalement regles a 0.7 Un pour delester les moteurs asynchrones en limite dedecrochage. lIs pourront etre remplacs par un relais a minimum de tension directe TIGd7112 qui assurera egalement l'interdiction de demarrage en cas d'inversion de phases en amont dujeu de barres.

L'emploi des relais ci-dessus (TIG 7113 ou TIG 7123) n'est pas necessaire si un automate decellule AMS 7001 est deja utilise pour des fonctions de gestion de reacceleration ou de transfert.En effet, l'AMS 7001 avec ses deux entrees de mesure tension, ses 8 seuils a maximum ouminimum et ses 16 blocs temporisateurs parametrables permet, un contra le complet de la tensiondu jeu de barres.

ID.IX - PROTECTIONS SPECIFIQUES AUX MOTEURS SYNCHRONESLa protection des moteurs synchrones requiert l'utilisation des relais decrits dans les paragraphesprecedents; neanmoins, quelques protections complementaires sont a envisager :

D.IX.l Perle d'excitation :Le controle et la detection d'une perte d'excitation peuvent etre assures par un relais a minimum detension continue 1TB 7025 temporise par un TIT 7121 . La tension est prise aux bornes d'unshunt dispose dans Ie circuit d'excitation. Ce meme dispositif TI'B 7025 dispose d'un seuiI amaximum de tension susceptible de controler un dysfonctionnement du regulateur d'excitation qui,en fournissant un courant trop important, pourrait endomrnager l'enronlement rotorique.

L'avenement des excitations sans bagues ni balais limite I'application du systeme decrit ci-dessusau seul circuit statorique des excitateurs modernes. Pour une protection complete de la machinecontre les pertes d'excitation on utilise en complement ou comme protection principale un relaisd'admittance (MHO) YTM 7111 alimente par les courants et tensions de ligne de la machine. Lerelais WTGR 7132 peut egalement etre utilise a condition que sa temporisation permette lastabilite lors d'oscillations de puissance.

D.IX.2 Rupture de synchronisme :Sur un moteur synchrone, la puissance mecanique sur l'arbre est proportionnelle a la tension entrephases, a la force contre-electromotrice et a l'angle interne de la machine. Si Ia charge augmente, sila tension du jeu de barres diminue (court-circuit) ou si l'excitation disparait le couple moteurdiminue, ce qui conduit la machine a ralentir et a tourner hors synchronisme.


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Un tel fonctionnement, s'il perdure, est prejudiciable aux bobinages rotoriques et aux amortisseurs.

Le relais GTM 7111, sensible aux changes de puissance reactive, integre les glissements pendantun temps reglable afin de laisser au moteur la possibilite de se resynchroniser si la perturbation estrapidement eliminee, Si la perte de synchronisme se maintient le relais GTM 7111 isole lamachine du reseau.Ce dernier relais presente l'avantage de reagir egalement a une perte de synchronisme ayantcomme origine la perte d'excitation.

Nota : Sur les moteurs synehrones ayant un mode de demarrage en asynchrone, l'actiondes relais YTM 7111, WTGR 7132, et GTM 7111 doit etre inhibee jusqu'a l'application de latension d'excitation.

D.IX.3Masse Rotor:L'apparition d'un defaut a la masse dans Ie circuit rotorique d'une machine synehrone doit etresignalee. En effet, un premier defaut est sans consequence immediate parce qu' aueun courant deterre ne cireule.Par contre, l'apparition d'un second defaut provoque une surcharge du circuitrotorique et un balourd mecanique du fait de l'inegale repartition des lignes de flux magnetique surIe rotor.

Le circuit rotorique est controle par un relais d'isolement du type TIE 7017 qui superpose unetension alternative de basse frequence a la tension continue rotorique. Le relais fonetionne sur ladetection d'un courant basse frequence,

ID.X -AUTOMATISMESApres une perturbation de Ia tension, ilest souvent requis de redemarrer un certain nombre demoteurs. II peut done etre necessaire de prevoir l'ouverture des disjoneteurs, suivie de refermeturesretardees en fonction du nombre de moteurs a redemarrer sur le meme jeu de barres.Les differentes mesures de tension, les diverses temporisations associecs et la logique de transfertou de reacceleration peuvent etre assurees par l'automate local de cellule type AMS 7001.


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\ ,I100 o n . r 7 OJ 3 " ''' ' _rrr 7121 OTM 70J3 DIFFERENTIa J U . :: H IN E A P D URCEN T ACE7 + [87]~ ;> 5 MW TT8 7025 c _8 c;=I \ I' STEP70SJ M , STEP 7040 S UR V EI Ll AN CE 1 E ). !P E A AT U RE - 4 V O lE S[48]~ m 70171 \ LJ....t _l2 . , . .1 \ Pel " ' "I IOemOm:l ' i l " trop STEP7040 STEP 7060 S UR V EI Ll AN C E T E I. IP E R AT U RE - S V O lE Slong f 4 1 1 1

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0.\ (J ) P RO TE CTIO N M ACHINE SY NCHRO NE : P n. > 5 M W\0'" 2 3 4. 5 e 7 10 2 ~ 4 e e 7 10' 2 ~ 4. II 67 \0'

rVl.WI


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SCHEMA

r 1I I: r--AMS 7DQ1----..1: I-TTC 7111: I-TTG 7123: I-HDG 7D2QI::II

P R O lE C TI O Io l D E B t oC A G E ROTOR51 lA 1ENUE RaroR BtoQUEIi TE I o4 PSDE DEMARAA I l .

NOMENCLATURERELAIS A.N.S.I FONCTION COMMENTAIRES

HDG 7020 [Ill A ElA I5 D E F RE lU E NC E t ' M A X I ET IOu M I N ll I NSTANTANE

TIG 7111 [59] R E lA IS A M Io X I D ~ T D iS IO N ( t. IO N O I' HA S E) " T EM P S I ND E P EN Il NI T

TIG 7123 [271 R ElA IS A M IN I D E ~ SlD N ( JIP HA SE ) l t.IP S IN DE PE NIlN IT

WTGA7133 [32] R El AI S A M IN I D E P U IS SA NC E oICTlVE " TEMPS INDEPENI lNITPTG 7113AMS 7001 [83][79] D lS P OS mf N UM E RI QU E D E C O NT RO LE C E LL UL E

I N re R f' A CE : DE CO t .l M UNI CAl lDN[Z7l[62] .wTOhlA1E D E R ~ ll O Nr591

PTG 7111 [J2] R Em UR D E P U IS SA Nc twreA 7131 IeMS 7004- CENl lW.E DE MESURI: :rrs 7025 [14] PRI I 1EC ' T lON BtoC I IGE ROTORTAX 7031 r?41 R E LA IS D E S U R\ IE IL .l .A N CE D E S C IR C UI TS D E D E CU E NC H EM E N TR A n 7004 [86] RE l AI S DE DECL E Io i CHE I o IE NTA ACCROCH . 6. G E I . l E CAN IQ UE

C ES p R0 1E Cl1 0N S S ON T DES 'T lNEES A P R OT E CE R D E S M AC HIN E S T DU RN AN lE S C O NT RE D ES PERTES D'AUMENTA l lON PERIolANENl ! :S 0 \ 1 1 HANSl TD IRE S(g. D EC OU PlA GE A VA NT R ED ElW VW lE O U toR S O 'U N C YC LE _ID E D E R EE NC LE NC HE ME Nl). LE typE E T LE N OM BR E E X A C 1 " D ES R ElA IS D E:PROTmTlDN A U "I lU S ER D E P EN D EN T D E L .' AP P U C A1 l0 N D E SI RI !E .

IVl.p.I

P RO TE CT IO NS C OM PLEM E NTA l R ES


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SCHEMAT.C . TRAVERSANT T .C . TORE

DT I . I 7033OUIIdl 7034

IrQ 7105

l

~ 710S

ml 71110"JT G 7105IIH 7111

0"JT G 7105JT G 7105 IIH 71"0.,rr o 7105

NOMENCLATURERELAIS A.N.S. I FONcnON COMMENTA IRES

DTM 703.3 1!7l D II 'F E lE N 11 E L I lA CH IN ~ A P O U ~A G e:

OTT 7031 [811 D I FF ERENT IE L M o \CH INE A POURCENTAGE

lTG 7105 [!7s] ~EL4.tS A W O O D ~N TE NS IT E A T EM P S I ND ~D AN T TC au T O ~~ 1 DO S P lI U: S

-~rT H 7111 [S7s'! R E; lA IS A ~ I D 'lt mN SlT E A TEMPS INOEPENIlo IoM ' TORE 15DO SP IRS.-~-_lAG 7034 [S7] D ! ff 'E RENT! E L HA lI T E I M PEDANCE.-

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SCHEMAS SPEC IAUX DE PROTECTION DIFFERENTIELLE

IV1.V1.I


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IMlS7001

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A de CelluJe 34 PROCOM11M PROCOM87G IF], lit':87T IFll Ilf':55 IRli81 Ill.1,87 'Fli87 ,P.1,49/46/51/51LR/64!37 'T_ s.,1IUI11t:ll~uc

CMS7000 Centrale de MesuresIDTM7033 Differentielle MachineIDTf7031 Differentielle Transformateur

Perte de " 'YGTM71ll_Minimum de F-~HDG7020lie Haute T.iIAG7014

.(3 phases)JAG7034 lie Haute T ..P n MoteurMM7960

I AI A DI A CDI A B CA C

B CA CD

DA CDMM7990 Moteur (0 inte) 49/46/51/51LR/64!37 PROCOMA BTD'71ll Directionnel phase (1phase) 67. Fl,

lTD 7112 1 - , - , . 67Nerre51/50/51N/50NTG71xx Famille a Temps T_ .s c. rlant51 au 5INTG710S Maximum de courant phase au terreSINITG7114 Maximum de courant terre /T_ Harmonicue 3)37ITG7118 Minimum de courant151ITG7135 Maximum de courant (3 phases, 1 seuil)15_y50_ITG7166 Maximum de courant (3 phases, 2 seuils)~O/5l/50"N/~lNITG7172 .s, de courant ~;,>,t:J'=LJVJte logique)

I A BI A BCD

B CDc

iA B CAATG7173 IMaximum de courant ~"'.d'-"-'LJ ILt: logique) 'j!J/51/50N/5INA BTG7196 Maximum de courant (3 phases + terre, 2 seuils) 51/50/51N/50NATG72xx Famille Temps Inverse 51/50/51N/50NAlBTG7205 Maximum de courant phase au terre 51 au SIN

I B CTG7266 Maximum de courant (3 phases, 2 seuils). 51/50A!BTG7296 51/50/51N/50Naximum de courant (3 phases + terre, 2 seuils)

Chapitre AChapitre BChapitre CChapitre D

PRO COM

Protections Reseaux Industriels Haute Tension.Protections Transformateurs.Protections Generateurs.Protections Moteurs.

Famille de Relais Numeriques Communicants.


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I I INDEX DES RELAIS DE PROTECTION I I

M a xi. I contr61e de tensionMaxi. I contr61e de tension

Maxi. Iontr61e de tension SlY51Y32

Minimum de 37Famille Maximum de courant

Chapitre AChapitre BChapitre CChapitre D

PROCOM

Protections Reseaux Industriels Haute Tension.Protections Transformateurs.Protections Generateurs,Protections Moteurs.

Famille de Relais Numeriques Communicants,


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Maximum Vou I continuControle d'isolement rotor

22

active 32

Chapitre A Protections Reseaux Industriels Haute Tension.Chapitre B Protections Transformateurs.Chapitre C Protections Generateurs.Chapitre D Protections Moteurs.

PRO COM Famille de Relais Numeriques Communicants.


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Documents

Guia de Escolha CCEE