B.61-24 Electrotechnique de Reseau
Short Description
Download B.61-24 Electrotechnique de Reseau...
Description
Sommaire
Chapitre 1 Le courant de défaut monophasé
................................................
9
1 • Rappel électrotechnique ..................................................... 11 1.1. - Théorie des composantes symétriques .................. 11 1.1.1. 1.1. 1. - Anal yse d 'un système tr i p h a sé .......................... 1 1 1.1.2. 1. 1.2. - No ti on d e l'op é r a teu r "a " ............ .......................... ........................... ............... .. 1 2 1 .1.3 . - Th é o r èm e d e FOR F OR TE TES SCU CUE E ............. .......................... .......................... ............. 1 2 1.1.4. - Ré a l i t ép h y si q u e d es com p osa nt es sym é tr i qu es .............. ........................... ........................ ........... 1 4
1.2. - Equivalence circuit série, circuit parallèle
.........
15
2 • Schéma équivalent d'un réseau en défaut ...... 17
Sommaire
Chapitre 1 Le courant de défaut monophasé
................................................
9
1 • Rappel électrotechnique ..................................................... 11 1.1. - Théorie des composantes symétriques .................. 11 1.1.1. 1.1. 1. - Anal yse d 'un système tr i p h a sé .......................... 1 1 1.1.2. 1. 1.2. - No ti on d e l'op é r a teu r "a " ............ .......................... ........................... ............... .. 1 2 1 .1.3 . - Th é o r èm e d e FOR F OR TE TES SCU CUE E ............. .......................... .......................... ............. 1 2 1.1.4. - Ré a l i t ép h y si q u e d es com p osa nt es sym é tr i qu es .............. ........................... ........................ ........... 1 4
1.2. - Equivalence circuit série, circuit parallèle
.........
15
2 • Schéma équivalent d'un réseau en défaut ...... 17
Sommaire
2.2. - Rupture d'un conducteur sans contact à la terre .........................................................................................................41
3 • Shunt et auto transformateur ....................................... 43
Chapitre 3 Capacités homopolaires des câbles et lignes ............... 45
1 • Ordre de grandeur des capacités homopolaires Co et des courants capacitif capacitifs s résiduel siduels 3 Io des des ancie nciens câbles et lignes aériennes ....................................................... 47 2 • Ordre de grandeur des capacités
Sommaire
1.2. - Calcul de Iccb
61
.....................................................................................
2 • Exemple n° 2 Calcul complet pour un départ souterrain avec mise à la terre du neutre HTA par bobine ................................................ 63 2.1. - Généralités ............................................................................................63 2.2. - Départs ......................................................................................................63 2.2.1. - Ca r a cté r i sti q u es d es d é p a r ts 1 et 2 ........... 63 2.2.2. - Ca r a cté r i sti qu es des p r ot ectio ns .................. 64 2.2.3. - Ré gla ge d es r ela i s d e p h a se ( c a l cu l d e I c c b) .................................................................... 64 2.2.4. - Ré gla ge des r ela i s h om op ol a i r es .................. 64
2.3. - Arrivée .......................................................................................................65 2.3.1. - Ca r a cté r i sti qu es des p r ot ectio ns .................. 65 2.3.2. - Ré gla ge d es r ela i s d e p h a se ................................. 65 2.3.3. - Ré gla ge du r elai s h om op ola i r e ........................ 65
2.4. - Liaison
66
.......................................................................................................
2.4.1. - C
ctéi sti
es des p ot ectio
66
Sommaire
3.5. - Liaison
71
.......................................................................................................
3.5.1. - Car a cté r i sti qu es des p r otecti ons .................. 71 3.5.2. - Ré gl a ge d es r ela i s d e p h a se ................................. 72 3.5.3. - Ré gla ge du r elai s h om op ola i r e ........................ 72
3.6. - Remarque ...............................................................................................72
Chapitre 6 Enregistrements de défauts ............................................................ 73
1 • Enregistrements de défauts .............................................. 75
Chapitre 1 Le courant de défaut monophasé
1 • Rappel électrotechnique ..................................................... 11 1.1. - Théorie des composantes symétriques
.................
11
1.1.1. - Anal yse d 'un système tr i p h a sé ......................... 11 1.1.2. - No ti on d e l'op é r a teu r "a " ........................................ 12 1.1.3 . - Th é o r èm e d e FO R TESCUE ...................................... 12 1.1.4. - Ré a li tép h ysi q u e d es com p osa nt es sym é tr i qu es ..................................... 14
1.2. - Equivalence circuit série, circuit parallèle
........
15
2 • Schéma équivalent d'un réseau en défaut .. 17 3 • Réseau HTA à neutre mis à la terre par résistance
23
1 • Rappel électrotechnique
1.1. - Théorie des composantes symétriques 1.1.1. - Ana ly se d 'u n syst ème tr i p h a sé Soit le système tri phasé sui vant :
Diagramme de Fresnel : système triphasé figure n° 1
V3
ϕ1
V1
ϕ3 ϕ2
V2
Rappel é lectr otechn i qu e
1.1.2. - No ti on d e l'op é r a teu r "a " a est l'opérateur de rotation de j est l'opérateur de
2π ( 120°) , tout comme 3
π 2
Le système tri phasé ci-dessus devient :
Système direct, inverse, homopolaire (coefficient a) figure n° 3
a V1 = V2
a V1 = V3
V1 = V2 = V3 V1
V2 = a2 V1
V1
a2
V1 = V3
Rappel é lectr otechn i qu e
Décomposition d'un système triphasé quelconque (Théorème de FORTESCUE) figure n° 5 Vd3 =aVd
Vi2 =aVi
Vd1 =Vd
Vd2 =a2 Vd
Vi1 = Vi
Vi = a2 Vi
+ V01 V02
Rappel é lectr otechn i qu e
→
→
→
→
→
3Vi = V 1 +
a2V 2
→
→
→
3V d = V 1 + aV2 +
→
→
a2V 3
→
+ aV3
→
3Vo = V 1 + V 2 + V 3 .
b) en courant O n peut établi r les mêmes relations pour les courants :
→
→
→
→
J1 = Jd + Ji + Jo
→
→
→
→
J2 =
a2Jd
→
→
→ 2
→
→
→
→
→ 2
→
→
→
→
+ Ji + Jo
J3 = aJd + a Ji + Jo
3Jd = J1 + aJ2 + a J3 3Ji = J1 + a2J3 + aJ3
Rappel é lectr otechn i qu e
En parti culi er, dans un réseau triphasé, les génératri ces synchrones ou asynchrones donnent nai ssance à la composante di recte de la puissance, tandi s que les défauts sont créateurs des composantes inverse et homopolai re ; celles-ci se dirigent du li eu du défaut vers tous les éléments équili brés du réseau, en s'atténuant progressivement. Les exemples sui vants peuvent être donnés :
Présence de composante directe
Présence de composante inverse
Présence de composante homopolaire
Monophasé
Oui
Oui
Oui
Biphasé
Oui
Oui
Non
Biphasé - terre
Oui
Oui
Oui
Type de défaut
O n définit le coefficient (ou facteur) de qualité d'une bobine par le rapport : • Q =
X ( circuit série) . r
Les impédances du circuit parallèle sont alors : • Rn = r
(Q 2 +
1) et X n =
X ( Q 2 + 1)
Exemple numérique : r = 3 • Q = • •
Q2
Ω
. X
= 60 Ω ( circuit série) :
60 X = = 20 3 r
⇒ Rn =
r ( Q 2 + 1) = 3 ( 202 + 1) = 1203 Ω
⇒ Xn =
X ( Q 2 + 1) Q2
= 60,15 Ω
Remar ques : 1) La transformati on de circuit parallèle en circuit série peut
2 • Schéma équivalent d'un réseau en défaut H ypothèse : le réseau triphasé est de constitution symétrique
→ →
a2E
ali menté par des forces électromotri ces ( E , brées.
→
, aE ) équili-
N ous pouvons établir au poi nt du défaut :
Défaut en réseau : schéma équivalent figure n° 7 aE
P (endroit du défaut)
a2 E
a2 E = 0
E
E =0 J1 J2
J3
P
aE=0
J1
J2
J3
V1
V2
V3
Sché ma é qu i valen t d'u n r é seau en dé fau t
N ous pouv ons donc établi r conformément au théorème de superposition les troi s schémas :
Défaut en réseau : schéma unifilaire équivalent selon le théorème de FORTESCUE j d
Zd
j i
Vd - Vn
Zi
V n = tension au poi nt P avant défaut. Avec :
→
→
→
→
j o
Vi
Z0
figure n° 9
V0
Sché ma é qu i va len t d'u n ré seau en dé fau t
Tableau : application des composantes symétriques figure n° 10
s t n a r u s r o c u s t e l e d l e e s n é n a o r r i s G n e t s e d
n V n R V 3 R 2 3 a n n + R a V V o 3 + R o o Z + o 3 Z Z Z + ) ) ) o ) o j 1 o 1 o R R 1 1 o Z - Z - Z 3 3 3 2 + a Z a a = a + + + ( + ( + ( I ( I I o o n o + Z + Z + I Z Z + Z n Z V Z + 1 + 1 + V + 1 d 1 + + Z Z n + 3 I R I Z Z Z ) ) d d 3 ) d V I Z 0 Z ) 0 a Z 2 2 Z Z a 3 Z a a + = + + = 2 d 3 d 3 d 2 a a j a a Z j 0 ( ( Z Z ( ( = = = = = = = = = = 2 3 1 2 3 I 2 I 2 j 1 j j j V V V V V V
s t n r s s a e e u t o c n u t a q s i r e s o t p é n o i m m s o y n e C s t
R n n n n n 3 V V V V V o + R R Z o o 3 3 o ) R o Z Z + n Z 3 Z + + R + V n I n + + + 3 o o V Z ) + I I o I V I o I Z Z Z Z o I Z Z + Z + o Z Z + Z + + + d + Z o + Z I + Z I Z I + d d I Z Z d d Z Z Z Z + ( Z Z I + + + = = Z d ( d d = = = Z Z 0 0 j j Z d d o = V V V = = = =
3 V 2 V 1 V
3 J 2 J 1 J n V
n V
n
t u a f é D
Sché ma é qu i valen t d'u n r é seau en dé fau t
Le schéma obtenu pour un défaut monophasé résistant ( voi r tableau page précédente) en appl i catio n des composantes symétri ques peut se mettre sous la forme sui vante :
Défaut en réseau : schéma unifilaire équivalent figure n° 11 Zd
Jo
Zo
Vo défaut
Zi
3R
Vn
Le schéma homopolaire obtenu précédemment était le suivant :
Défaut en réseau : schéma homopolaire équivalent
Sché ma é qu i va len t d'u n ré seau en dé fau t
Zo retour dépend surtout du régime du neutre ( impédance du neutre) . Zd transformateur et Zi transformateur sont généralement négligés ( devant les autres impédances) . Le schéma du défaut peut alors se mettre sous la forme sui vante : figure n° 13
Jo
Vn
3R
ZiL
ZdL
Vo défaut Vo jeu de barres
A T H / B T H L o o f Z s n a r T o Z + R o Z
Sché ma é qu i valen t d'u n r é seau en dé fau t
Le schéma donnant le courant de défaut est donc le suivant ( en divi sant les impédances par troi s) . figure n° 15
Jd = I défaut
R
ZL 3 / R o Z
Vn Vo jeu de barres
Si Zor est une résistance de neutre alors
3 / A T H / B T H o f s n a r T o Z + R o Z
Zor = Rn 3
Si Zor est une bobi ne de compensation alors
Zor = r+ j x 3
3 • Réseau HTA à neutre mis à la terre par résistance
La nature et les circulati ons des courants en cas de défaut monophasé sont données ci-après :
Mise à la terre du neutre HTA par résistance figure n° 17
4 • Réseau HTA à neutre mis à la terre par bobine de compensation BP 14
La nature et les circulations de courant en cas de défaut monophasé résistif sont illustrées ci-après :
Nature et répartition des courants lors d'un défaut phase-terre sur un réseau mis à la terre par bobine de compensation figure n° 18
Ré seau HTA àn eutr e mi s àla terr e par bobi n e dé com pensati on
Les développements précédents montrent qu'en première approximation, le schéma homopolaire équivalent de ce réseau est le suivant :
Schéma équivalent en cas de départ monophasé et mise à la terre du neutre HTA par bobine et résistance figure n° 19
Rd
Id Ir1
Vn
Vo
3C1
Ir2
3C2
Iz
) 2 C 1 C Γ ( 3
Xn Rn
Ré seau HTA àn eutr e mis àla ter r e par bobi n e dé com pen sati on
Le courant de défaut est alors la somme du courant résistif dû à l'impédance de point neutre et du courant réactif résultant du désaccord entre l'inductance de cette impédance et la capacité homopolaire du réseau. Le di agramm e de Fresnel ( courant, tensi on) s'établi t alors comme suit :
Diagramme de Fresnel d'un réseau compensé en cas de défaut monophasé à la terre figure n° 20
Ic ID Id Vo Ir1 Iz
Chapitre 2 Analyse de défauts particuliers
1 • Les défauts doubles ...................................................................... 31 1.1. - Cas d'un défaut double ............................................................. 32 1.2. - Cas du double défaut monophasé ................................ 33 1.3. - Cas du double défaut avec coup de shunt ........... 35
2 • Calcul du courant de défaut monophasé en cas de rupture d'un conducteur aérien ............................................................................................................ 37 2.1. - Rupture d'un conducteur avec contact à la terre du côté de la charge (défaut en retour) ... 37 2.2. - Rupture d'un conducteur sans contact à la terre 41
1 • Les défauts doubles BP 15
Les défauts doubles à la terre résultent la plupart du temps d'une évolution du réseau à partir d'une situation de défaut simple. Ces défauts simples, qu'ils soi ent monophasés ou polyphasés, se caractérisent de la manière suivante : • ils sont évidemment locali sés en un seul poi nt ; • le courant de retour à la terre locale, s'i l existe, passe toujours dans l'impédance de mi se à la terre du neutre ( accessoi rement, par les capacités homopolaires des départs) ; • le courant de défaut bi ou tri phasé reste ci rconscri t aux conducteurs actifs et au siège du défaut.
Lorsqu'un défaut double apparaît sur un réseau à la suite d'un défaut simple, on constate les faits suivants : • le second défaut affecte la ou les phases non intéressées par le premier défaut ; • le second défaut n'a pas lieu au même endroit que le premier.
Les dé fau ts dou bl es
1.1. - Cas d'un défaut double Cas du défaut monophasé figure n° 21
Réactance départ n° 1 Réactance départ n° 2 aVn1
a2Vn1
Vn1
Les dé fau ts dou bl es
O rdres de grandeur pour un réseau aérien 20 k V : • Ro : Inférieure à 1 Ω • Zo : Résistance de l'ordre de 40 Ω • R1 : Résistance du défaut. Compte tenu des ordres de grandeur mentionnés, on peut, en premi ère approxi mation, utiliser la formule simpli fiée :
→
• ID
→
≈
→ Vo où I D est le courant de défaut. Zo + R1
Le courant d'un défaut franc phase-terre est donc limité à environ : •
12 000 = 300 A . 40
1.2. - Cas du double défaut monophasé Lors d'un défaut double, la circulation des courants de défaut s'établit comme indiqué sur la figure n° 23.
Les dé fau ts dou bl es
L'amplitude du court-circuit biphasé peut être évaluée à partir du schéma équivalent suivant :
Schéma équivalent pour le cas du défaut double figure n° 24 Impédance du réseau
ZL1
Défaut R1
Impédance du transformateur
ZL2
ZdTr
ZdTr
Défaut R2
Tension composée 21 kV.
Les dé fau ts dou bl es
1.3. - Cas du double défaut avec coup de shunt Lorsqu'un poste est équipé d'un disjoncteur shunt, le fonctionnement de celui-ci, pour éliminer un défaut simple en réseau, crée un défaut monophasé franc au poste source. I l y a donc, comme précédemment, ri sque d'évolution en défaut double. La circulati on des courants est alors illustrée par la fi gure n° 25.
Circulation des courants lors d'un défaut double avec disjoncteur shunt figure n° 25 Jeu de barres HTA du poste source
Réactance départ n° 1 Disjoncteur shunt 2
ZL1
ZL2
Réactance départ n° 2
Les dé fau ts dou bl es
Ordres de grandeurs : Pour un réseau exploi té à 21 k V et alimenté par un transformateur de 36 M VA ( ZdTr = j2 Ω) , si le deuxi ème défaut s'amorce à 10 k m du poste sur une terre locale R2 = 30 Ω. Z = Z L + 2 Z tr Z L = j • 0,4 Ω/k m ( B 61.22 paragraphe 3.11) Z = 10 • j 0,4 Ω + 2 j 2 Ω = j 8 Ω Ro = Valeur de terre du poste ( 1 Ω) VM 2 =
30 • 21 kV 30 + 1 + j 8 Ω 30
VM 2 =
√ ( 31) 2 + ( 8) 2
• 21 = 19,7 kV
2 • Calcul du courant de défaut monophasé en cas de rupture d'un conducteur aérien 2.1. - Rupture d'un conducteur avec contact à la terre du côté de la charge (défaut en retour) Ce calcul fait appel à la méthode des composantes symétriques. • Pour un réseau H TA avec conducteur à la terre du côté de l'utilisation ( poste H TA /BT ) , en supposant que la valeur de la capacité homopolaire à l'aval du défaut est négligeable, le schéma sui vant illustre ce type de défaut.
Réseau HTA : rupture d'un conducteur avec câble à la terre figure n° 26
V1 V3 V2
I1 I3 I2
HTA
BT
Calcu l en cas de ru ptur e d'u n cond u cteu r aé ri en
→
→
→
Les tensions directe V d , inverse Vi et homopolaire Vo sont alors :
→
→ → 1 → 2 2V 3 V 1 aV2 a ( + + ) = 3 3
→
→ → → 1 → 1 2V 2 2 V 1 a aV3 ( + + ) = (1 + a ) V 3 3
→
→ → → 1 → 1 V 1 V 2 V 3 ( + + ) = ( 1 + a) V 3 3
• Vd =
• Vi =
• Vo =
→ V
L'impédance du transformateur étant faible devant celle de la charge Z, l'impédance du circuit du transformateur et de sa charge, ramenée côté H TA , est peu différente de l'i mpédance de charge Z. Les impédances directe Zd, inverse Zi, et homopolaire Zo sont :
Calcu l en ca s de ru ptur e d'u n cond u cteu r aé r i en
A insi, si l'impédance de défaut Zf à l'endroi t où le conducteur touche le sol est nulle, le courant de défaut est égal à :
→
•
V 3Z
b) L'impédance de défaut est infinie
→
• I2 = O
→
→
→
→
• V1 = V
• V 3 = aV
→
et V 2 est donné à partir du diagramme des tensions de la figure 26 bis:
Diagramme des tensions permettant de déterminer la tension à vide entre
→
→ →
V2 = V1+ V3
Calcu l en cas de ru ptur e d'u n cond u cteu r aé ri en
d) Application numérique I l est intéressant de comparer la valeur de l'impédance de charge avec les valeurs des défauts que l'on rencontre sur les réseaux H TA ( entre 0 et 1000 Ω essentiellement) . A insi, la pui ssance absorbée par la charge Z, préalablement au défaut, est : • P= 3
V2 U2 = , où U est la tensi on entre phases. Z Z
Le courant absorbé par la charge est de : • I =
P 3V
O n a par exemple, pour : • P = 54 kW une impédance de charge : • Z= 3
V2 = 8 kΩ P
Calcu l en ca s de ru ptur e d'u n cond u cteu r aé r i en
Si on se trouve sur un réseau fortement capaciti f ( par exemple 300 A ) et que cela nécessite un réglage de la détection à 1,5 A ( cas typi que d'un transformateur de 36 M VA ) , le courant de défaut en réseau qui sera détecté est alors de : • √2 • 1,5 = 2,12 A ce qui ne permet de détecter les câbles à la terre que si la pui ssance consommée en aval du défaut est d'au moins 230 k W.
Les EPATR appor tent dan s ce cas un e tr è s n ette am é liorati on de la situ ation, car ils dé tecten t d es couran ts de dé faut d e 0,7 A et don c fon ctionn en t pour un e char ge aval supé rieur e à76 kW.
2.2. - Rupture d'un conducteur sans contact à la terre Les résultats du calcul des tensions sont donnés par des relations:
→
• V1 = V
→
• V 3 = aV
→
2
Calcu l en cas de ru ptur e d'u n cond u cteu r aé ri en
Réseau HTA : rupture d'un conducteur avec couplage capacitif à la terre figure n° 27
Poste HTA/ BT
V1 V3 V2 I2
I3
I1 jCω
Id
Le courant capacitif des réseaux aériens est d'envi ron 5 A pour 100 k m (3 I o/km = 0,05 A)
3 • Shunt et auto transformateur
Réseau affecté d'un défaut monophasé en aval d'un autotransformateur pendant le coup de shunt figure n° 29
V3
Réseau HTA
V2 V1 Id
v 3 v 2 v 1
Shunt Id
Zn
R
Chapitre 3 Capacités homopolaires des câbles et lignes 1 • Ordre de grandeur des capacités homopolaires Co et des courants capacitifs résiduels 3 Io des anciens câbles et des lignes aériennes .......................................... 47 2 • Ordre de grandeur des capacités homopolaires des câbles HN 33 S 23 sous 20 kV .................................................................................................. 49
1 • Ordre de grandeur des capacités homopolaires Co et des courants capacitifs résiduels 3 Io des anciens câbles et des lignes aériennes Câbles souterrains isolés au papier Tension Tension de spécifiée Section (mm2) service en kV kV
Câble à champ radial
Unipolaire triplomb métallisé Co
µF/ km
5,5
3,2
5,8
3 Io A/km
30 38 48 75 95 116 148 240 30 38 48 75 95
0,32 0,35 0,40 0,48 0,52
1,74 1,9 2,18 2,61 2,83
Lignes aériennes
Câble tripolaire à champ non radial
Conducteurs ronds Co
Conducteurs sectoraux
µF/ km
3 Io km
µF/ km
Co
3 Io A/km
0,12 0,12 0,13 0,13 0,14 0,14 0,15 0,16
0,35 0,37 0,38 0,4 0,41 0,43 0,45 0,49
0,16 0,17 0,20 0,22 0,23 0,25 0,30
0,49 0,52 0,60 0,65 0,70 0,76 0,89
0,10 0,11 0,11 0,12 0,12
0,57 0,58 0,60 0,65 0,67
0,12 0,13 0,14 0,15 0,16
0,64 0,69 0,73 0,84 0,90
Co
3 Io
µF/ km
A/ km
5 x 10-3
0,015
2 • Ordre de grandeur des capacités homopolaires des câbles HN 33 S 23 sous 20 kV
Section en mm2
Co µF/ km
3 x 50
0,16
1,8
3 x 95
0,19
2,1
3 x 150
0,225
2,5
3 x 240
0,270
3
Calcul du 3 I o/k m pour un câble 3 x 50 mm2 : = 3 V Co 3 Io
3 Io A/ km
ω
= 3 • 11 600 • 0,16 10-6 • 2 • π • 50 1,75 A
rondi à 1 8 A
Chapitre 4 Mesure du courant capacitif résiduel d'un départ HTA 1 • Poste équipé d'un disjoncteur shunt ................... 53 2 • Poste non équipé d'un disjoncteur shunt .... 55
1 • Poste équipé d'un disjoncteur shunt La méthode de mesure consiste à enregi strer simultanément sur chaque départ H TA le courant capacitif résiduel lors de la mi se à la terre directement d'une phase.
Auparavant, il y a lieu de procéder à une vérification du fonctionnement des protections. Le matériel d'enregistrement est de type "oscilloperturbographe" ( servant à l'auscultation de réseau) .
La mise à la terre d'une des phases est réali sée en provoquant la fermeture du pôle correspondant du disjoncteur shunt. Cette fermeture est provoquée par l'envoi d'une polarité "ordre de commande" . Elle est sans conséquence sur la cli entèle.
2 • Poste non équipé d'un disjoncteur shunt La mise à la terre d'une des phases sera réalisée sur le départ condensateurs.
Avant la fermeture du disjoncteur du départ condensateurs, il est nécessaire de réduire sa temporisation afin d'éviter tout déclenchement des départs HTA. Le disjoncteur du départ condensateurs va s'ouvrir par fonctionnement de sa protection et avant que les départs H TA n'aient eu le temps d'agir. En cas d'absence de départ condensateurs, la mi se à la terre d'une phase peut être réali sée sur un départ H TA li béré de tous ses clients.
Chapitre 5 Protections ampèremétriques à temps constant (phase et homopolaire) Exemples de réglage 1 • Exemple n° 1 Schémas simplifiés ........................... 59 1.1. - Calcul des impédances de réseau .................................. 60 1.2. - Calcul de Iccb ......................................................................................61
2 • Exemple n° 2 Calcul complet pour un départ souterrain avec mise à la terre du neutre HTA par bobine de 1000 A. ............... 63 2.1. - Généralités ............................................................................................63 2.2. - Départs ......................................................................................................63 2.2.1. - Ca r a cté r i sti qu es d es d é p a r ts 1 et 2 ............ 63 2.2.2. - Car acté r i sti qu es des p r ot ecti on s ................... 64 2.2.3. - Ré gl a ge d es r ela i s d e p h a se
Chapitr e 5
3.3.3. - Ré gla ge d es r ela i s d e p h a se ( c a l cu l d e I c c b) ..................................................................... 69 3.3.4. - Ré gla ge du r elai s h om op ola i r e ......................... 70
3.4. - Arrivée
70
.......................................................................................................
3.4.1. - Car act é r i sti qu es des p r otecti ons ................... 70 3.4.2. - Ré gla ge d es r ela i s d e p h a se .................................. 71 3.4.3. - Ré gla ge du r elai s h om op ola i r e ......................... 71
3.5. - Liaison ........................................................................................................71 3.5.1. - Car act é r i sti qu es des p r otecti ons ................... 71 3.5.2. - Ré gla ge d es r ela i s d e p h a se .................................. 72 3.5.3. - Ré gla ge du r elai s h om op ola i r e ......................... 72
3.6. - Remarque ................................................................................................72
1 • Exemple n° 1 Schémas simplifiés T rois exemples de calcul de réglage sont présentés ci-après :
Exemple n° 1 de réseaux HTA pour le calcul des réglages figure n° 30
XHT
63 kV.
Scc = 600MVA. Sn = 20MVA. Ucc = 12 %
XT Le poste est du type palier classique 20 kV.
Exempl e n° 1 - Sché mas si mpl i fi é s
Le réseau est caractérisé par le schéma ci-après : Le poste est du type pali er classique.
1.1. - Calcul des impédances de réseau Le calcul va permettre le réglage des seuils des relai s de protections ampèremétriques à temps constant des départs. Sachant que la tension d'alimentation mi nimale est 20,5 k V et Scc est égale à 600 M VA : 2 ( 20,5) 2 • XH T = U n = = 0,7 Ω 600 Scc
Sachant que la tensi on de court-ci rcui t du transformateur H T B/H TA est 12 % et Sn = 20 M VA : ( 20,5) 2 U cc U 2nt 1,2 • • • XT = = = 2,52 Ω 20 Sn 100 100 • RL + X L = ( 4,807 + j 5,423)
Ω
Cette valeur est obtenue de la manière suivante ( voi r le document B 61-22 paragraphe 3.1.2).
Exempl e n° 1 - Sch é m as si mpl i fi é s
RL + SL = [0,056 + 0,664 + 4,87 + j ( 0,04 + 1,660 + 3,716) ] Ω
= (4,807 + j 5,423) Ω. La valeur totale de l'impédance directe du réseau en arrondissant est : • X H T + X T + RL + X L = 4,8 + j ( 0,7 + 2,5 + 5,4) = ( 4,8 + j 8,6) Ω • •
XH T + XT + RL + XL = Zd = √ (4,8) 2 + ( 8,6) 2 = 9,84 Ω. Zd = 9,84 Ω.
1.2. - Calcul de Iccb I ccb =
U 20,5 = = 1 040 A 2 Zd 2 • 9,84
T ous les réglages vont découl er de cette valeur : les deux exemples sui vants vont donner les di fférents calculs numériques pour y parvenir.
2 • Exemple n° 2 Calcul complet pour un départ souterrain avec mise à la terre du neutre HTA par bobine de 1 000 A Exemple n° 2 de réseaux HTA pour le calcul des réglages Scc = 1600 MVA.
figure n° 31
1000 A. 90/ 15 kV. Sn = 30 MVA. Ucc = 13%
400/ 5
400/ 5
Exempl e n ° 2
Les caractéristiques de ce câble sont : • Rc = 0,2 Ω/k m ; • X c = 0,07 Ω/k m
2.2.2. - Car act é r i sti qu es des p r otecti ons • • • •
T C = 400/5 2 relais de phase, cal. 5 A réglable de 4 à 20 A 1 relais homopolaire, cal. 0,6 A réglable de 0,25 A à 5 A 1 relais de temps réglable de 0,1 à 2,4 s.
2.2.3. - Ré gla ge des r ela i s de p h a se ( ca lcu l d e I ccb) Le calcul est fait dans le cas où l'un des départs réalimente l'autre en totalité, soit : • Rc = 20 • 0,2 = 4 Ω ; X c = 20 • 0,07 = 1,4 Ω • Iccb =
15 • 150 2 √ ( 4) 2 + ( 0,14 + 1,18 + 1,4) 2
= 1 565 A
A près appli cation des coeffi cients des capteurs : • I ccb = 1 565 •
5 = 19,6 A 400
Exempl e n° 2
2.3. - Arrivée 2.3.1. - Car acté r i sti qu es des p r otecti ons • • • •
T C 1 200/5 2 relais de phase, cal. 5 A réglable de 4 à 20 A 2 relais homopolaires, cal. 0,6 A réglable de 0,25 A à 5A 1 relais de temps réglable de 0,1 à 2,4 s.
2.3.2. - Ré gl a ge d es r ela i s d e p h a se L'i ntensité nomi nale secondaire du transformateur H T B/H TA est égale à : • Int =
Sn
30 106
√3Unt √3 16,5.103
= 1 050 A
L'intensité de réglage doit donc être de : • 1,6 • 1 050 = 1 700 A , soit 1 700 • ce qui entraîne le réglage suivant :
• Réglage à adopter : 7 A (BT)
5 = 7A (BT) 1 200
Exempl e n ° 2
le coefficient
5 correspond au rapport de transformation 1 200
du T C, ce qui entraîne le réglage suivant :
• Réglage à adopter : 0,6 A (BT)
2.4. - Liaison 2.4.1. - Car act é r i sti qu es des p r otecti ons • T ores ( bushings) 600-1200/5 A • T C neutre 300/5.
2.4.2. - Ré gla ge d es r ela i s d e p h a se L'intensité nomi nale du transformateur étant 1 050 A , le réglage des protections de la liaison doit être : • 2 I nt = 2 • 1 050 A = 2 100 A , soit 2 100 •
5 = 8,7A (BT ) 1 200
après appli cation des coeffi cients des réducteurs de mesure,
3 • Exemple n° 3 Calcul complet pour un départ aérien avec autotransformateur Exemple n° 3 de réseaux HTA pour le calcul des réglages figure n° 32 Scc = 200 MVA. Sn = 10 MVA. Ucc = 10% 63/ 20 kV. 40 Ω
p
100/ 5
100/ 5
100/ 5
Exempl e n ° 3
3.2. - Départ sans autotransformateur 3.2.1. - Ca r a cté r i sti qu es d u d é p a r t Le point pour lequel l'impédance de court-circuit est la plus grande en régime de secours normal est le point B : • tronçon PA = 30 k m - 75 mm2 en ligne aérienne A lmelec ; • • = •
tronçon AB = 14 k m - 34 mm2 A lm en ligne aérienne A lmelec ; longueur totale en aérien ( y comp ri s les dériv ati ons) 100 k m ; le départ comporte également 2 k m de câble tri-plomb de
48 mm2.
3.2.2. - Car act é r i sti qu es des p r otecti ons • • • •
T C = rapport : 100/5 ; 2 relais de phase, cal. 5-10 A , réglables de 3 à 12 A ; 1 relais homopolaire, cal. 0,5-1 A , réglable de 0,3 à 1,2 A 1 relais de temps, réglable de 0,2 à 1,5 s.
3.2.3. - Ré gla ge des r ela i s de p h a se ( ca lcu l d e I ccb1) • R
= 30
33
= 13 2 Ω ;
X
= 30 • 0,04 = 12 Ω
Exem Ex empl pl e n ° 3
Le coefficient à prendre en considération est égal à 1,3 • k ( 3 Io) Io) = 1,3 • 0,565 = 0,74 A ce qui entraîne le réglage suivant :
• Réglage à adopter : 0,8 (BT)
3.3. - Départ avec autotransformateur 3.3.1. 3.3. 1. - Car a cté r i sti qu es d u d é p a r t Le point pour lequel l'impédance de court-circuit est la plus grande en en régime régi me de sec secours ours normal norm al est est le poi nt E : • tronç ronçon on PC = 10 k m - 75 mm2 en ligne A lmelec lmelec ; • en C = auto auto tra trans nsformate formateur ur 20 20/15 k V de 2 M VA - U cc = 2,5 % ; • tronç ronçon on CD = 12 k m - 54 mm2 A lm lm ; • tronç ronçon on D E = 7 k m - 34 mm2 A lm lm ; • longueur longueur totale totale en en aéri aérien en 20 20 kV k V ( y compri compri s les déri déri vati vati ons) ons) : 10 k m ( tronç ronçon on PC) PC ) ; • longue longueur ur tota totale le en en aérien aérien 15 15 k V ( y compris ompri s les dérivations dérivations)) : 80 k m ; le départ ne c rte pas de parti outerrai
Exem Ex empl pl e n ° 3
après appli app li cation ati on des coeffi oeff i ci ents de réduction réductio n des capteurs • I ccb2 = 242
5 = 12 A 100
• 0,8 I ccb2 = 9, 6 A La valeur du courant courant de réglage réglage I r doi t vérifi vérif i er la relati relation on : • 6,5 A < I r < 9,6 9,6 A ce qui entraîne le réglage suivant :
• Réglage à adopter : 9 A (BT) 3.3. 3. 3.4. 4. - Ré gla ge du r elai s h om op ola i r e Calcul Calcul de 3 I o : • 0, 054 • ( 10 + 80) = 4, 9 A • 3 Io ( BT ) = 4,9 •
5 = 0, 25 A 100
Le coeff coeffii ci ent k est égal égal à 1,3 : • k ( 3 Io) = 1,3 1,3 • 0,25 = 0,325 ce qui entraîne le réglage suivant :
Exem Ex empl pl e n ° 3
3.4.2. 3.4. 2. - Ré gl a ge d es r ela i s d e p h a se L'i ntens ntensii té nomi nale ( I nt) secondai econdai re du transform transform ateur ateur H T B/ H TA est ég égale à : Sn • I nt = √3 Unt =
107
√3 • 21 • 103
= 275 A
L'intensité de réglage doit donc être de : 1,6 • 275 = 440 A (HTA). Le réglage des relais relai s doi t donc don c être être de : • 440 •
5 = 7,3 A 300
ce qui entraîne le réglage suivant :
• Réglage à adopter : 7,3 A (BT) 3.4. 3. 4.3. 3. - Ré gla ge du r elai s h om op ola i r e Le neutre neutre du réseau réseau est est m mii s à la la terre par p ar rési rési stance. Suppos Suppo sons que la som somme me des 3 I o de d e tous les départs soi t inféi nférieur rieure e à 10 100 A ; β est alors alo rs peu di d i fférent de 1.
Exempl e n° 3
3.5.2. - Ré gla ge d es r ela i s d e p h a se L'intensité nomi nale du transformateur étant 275 A , le réglage des protections de la liaison doit être : • 2 I nt = 2 • 275 A = 550 A , soit 550 •
5 = 4,6 A 600
ce qui entraîne le réglage suivant :
• Réglage à adopter : 4,6 A (BT) 3.5.3. - Ré gla ge du r elai s h om op ola i r e Le relais homopolaire de l'arrivée étant réglé à : 0,35 •
300 = 21 A ( H T A ) , 5
le réglage du relais de terre de la protection de liaison doit être de : • 1,2 x 21 = 25,2A , soit en BT
25,2 x
5 = 1,26 A 100
après appli cation des coefficients de réduction des capteurs
Chapitre 6 Enregistrements de défauts
1 • Enregistrements de défauts ............................................... 75
1 • Enregistrements de défauts
Légende : V A , V B, V C
: T ensions sur l'arrivée.
I A , I B, I C
: Courants sur l'arrivée.
IN
: Courant neutre.
IR
: C ourant résiduel du ( ou des) départ( s) en défaut.
Désignation du défaut : A N ou AT
: D éfaut phase A - terre.
AB
: D éfaut bi phases A et B.
A BC
: D éfaut triphasé
A CN ou ACT : D éfaut bi terre phase A, C - terre.
View more...
Comments
