Protection MT

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protection moyenne tension

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Bencheikh el hocine

Protection des rseaux Moyenne Tension

SOMMAIRE

Introduction

Dfauts sur les rseaux lectriques: types causes consquence

Limitation du courant de court-circuit la terre: mise la terre directe travers une rsistance (RPN) travers une inductance

Choix de la valeur du courant de dfaut franc la terre: dtermination du RPN

(Exemple de calcul) Protection slective des dparts M.T en antenne: principe dlimination du dfaut, diffrents type de dfauts

Ralisation dun ensemble de protection

Caractristiques des transformateurs de courant

Rglage des protections des rseaux M.T

Les renclencheurs: rapide rapide plus lent rapide plus deux lents diagramme de fonctionnement. Llimination des terres rsistantes

Le disjoncteur shunt, association du disjoncteur shunt avec le renclencheur

Interrupteur arien coupure dans le creux de tension (I.A.C.T.) Mise en rgime spcial dexploitation pour travaux sous tension

Protection spcifique pour les cbles souterrains

Protection des dparts en parallle

Annexe I: exemples de rglage des protections

Annexe II: ordre de grandeur des capacits homopolaires (C0) et des courants de capacits rsiduels ( 3I0 )

Annexe III: rglage minimal des relais de phase des protections de larrive et de liaison transformateur- tableau

Annexe IV: schmas de deux type de protection: PAKS et ITDG7000 (statique)

Annexe V:schma de fonctionnement de LI.A.C.T.

Bibliographie

INTRODUCTION.

Le critre principal de bon fonctionnement des diffrents rseaux, est la continuit de fourniture.

Le programme de protection des rseaux sattache donc diminuer le nombre des perturbations, limiter leur dure, et acclrer au maximum la reprise du service normal.Les protections lectriques ont pour rle de dtecter un dfaut d'isolement et de commander 1"limination des tronons de rseau sur lequel le dfaut est apparu.

Les dfauts disolement se traduisent par: des surintensits, des chutes de tension et (si le dfaut est dsquilibr) l'apparition de composantes inverse et homopolaire des tensions et des courants.Ces critres, qui sont utiliss comme grandeurs d'influence des protections, peuvent prendre des valeurs trs diffrentes selon le type de dfaut: monophas, biphas, biphas terre, triphas ....

Pour un dfaut monophas, la valeur de la composante homopolaire du courant ou de la tension dpend essentiellement du rgime du neutre du rseau, de l'emplacement et de la rsistance du dfaut. Le courant homopolaire peut varier suivant les circonstances, de plusieurs milliers d'ampres quelques ampres en cas de dfaut rsistant.

Pour les dfauts polyphass, la rsistance du dfaut est gnralement ngligeable. La valeur de la surintensit correspondante, qui est limite presque uniquement par l'impdance du rseau en amont du dfaut, est toujours de valeur leve.

DEFAUTS SUR LES RESEAUX

Les dfauts qui affectent les rseaux sont:

Les courts-circuits;

Les surtensions;

Les surcharges;

Les oscillations;

Les dsquilibres.1- LES COURTS-CIRCUITS:

1.1- CAUSES:

Lignes ariennes:

Coup de foudre, humidit (brouillard, rose) dpts conducteurs sur les isolateurs

( charbon , sel ) , surtensions engendres lors de certaines manuvres , jet de pierres , chutes de branches , balancement de conducteurs , rupture de manchons de raccordement ,...

Lignes souterraines:

Mouvement de terrain, coup de pioche, infiltration dhumidit .

1.2- CONSEQUENCES:

Soit une ligne alimentant un transformateur monophas . Le courant nominal maximum dans le primaire sera:

IN = P/U = 300 000 / 3 000 = 100 A

Dans la cas dun court-circuit en AB,Le courant nest limit que par limpdance

De la ligne et il devient sensiblement gal :

Id = U / Z = 3 000 / 0,3 = 10 000 A

Notons toutefois que le courant est moindre,

Car la tension baisse aux bornes AB.Cependant, si la puissance du rseau alimentant ce transformateur est importante, (impdance faible de la partie amont) le courant peut approcher cette valeur.Le courant de court-circuit dpend donc uniquement des caractristiques du rseau situ en amont du dfaut.Les consquences dun tel courant sont multiples:

1.2.1-SURINTENSITE:

chaleur de larc lendroit du court-circuit (incendie , fusion de mtaux , carbonisation des

Isolants);

Echauffement des conducteurs concentr sur les points faibles, (manchons - mchoires de sectionneurs);

Effet lectrodynamique entre les conducteurs et les galettes du transformateur.1.2.2-CHUTE DE TENSION:

Les appareils branchs au voisinage du court-circuit, subissent des baisses de tension gnantes entranant lextinction des lampes, le dcrochage des moteurs synchrones, la rupture de synchronisme entre les centrales.

2- LES SURTENSIONS:

2.1- CAUSES:

Contact avec une ligne de plus forte tension;

Coupure brutale dune ligne;

Capacit des longues lignes vide;

Coups de foudre directs ou indirects

2.2- CONSEQUENCES:

Vieillissement des isolants et claquage;

Surcharge des lignes en cas de dure prolonge;

Amorage de court-circuit en cas de claquage des isolants.3 - LES SURCHARGES:

3.1- CAUSES:

Courts-circuits rsistants;

Couplage difficiles, dmarrage de moteur;

Report de charge sur une ligne ou une machine, lors de la coupure de la parallle.3.2- CONSEQUENCES:

Effets calorifiques;

Effets dj exposs pour les surintensits dues aux courts-circuits.4 - LES OSCILLATIONS:

4.1- CAUSES:

Elles sont produites lors de manuvres ou de dclenchements sur les rseaux de distribution Ce sont des phnomnes transitoires. Les alternateurs subissent des variations de charge, brutales et le rotor, au lieu de se dcaler de langle correspondant cette variation, natteint sa phase dfinitive quau bout dun certain nombre doscillations qui vont en samortissant. Un faux couplage produit des effets analogues.4.2- CONSEQUENCES: Perte de synchronisme des alternateurs;

Surintensit et baisse de tension priodique sur les rseaux;

Variation de vitesse des moteurs;

Clignotement des lampes;

Contraintes mcaniques des alternateurs et des turbines.5- LES DESEQUILIBRES:

5.1- CAUSES:

Coupure dune bretelle sans mis la terre;

Ples de sectionneurs ou de disjoncteurs laisss ouverts.

5.2- CONSEQUENCES:

Vibrations et chauffement anormaux des moteurs et des alternateurs;

Lampes alimentes anormalement;

Dans les rseaux HT ne comportant que 3 fils, la somme des courants nest plus nulle. Un courant de retour passe dans le sol par le neutre des transformateurs et induit des tensions dangereuses dans les cbles de tlcommunication voisins. En outre ce courant de retour produit dans lappareillage, des courants de circulation engendrant des chauffements anormaux.LIMITATION DES COURANTS DE COURTCIRCUIT A LA TERRE

La limitation du courant de dfaut la terre est obtenue par mise en srie dans le circuit de dfaut d'une impdance. L'utilisation de rsistances est une solution qui amortit les oscillations lors de l'limination des courts-circuits mais n'est pas favorable pour la surtension des phases saines.

Par contre l'utilisation d'une ractance limite les surtensions des phases saines, mais provoque des surtensions l'limination du dfaut.

L'intensit du courant de dfaut la terre sur le jeu de barres MT d'un poste HT/MT dpend essentiellement:

- de la puissance du transformateur HT/MT

- du couplage de ce transformateur,

- du mode de liaison du neutre la terre.

Pour un transformateur donn, la puissance et le couplage constituent des lments fixes. La seule variable sur laquelle on agit pour rduire le courant de dfaut est donc l'impdance du circuit de mise la terre.1- MISE A LA TERRE DIRECTE DU NEUTRE.

Il faut que le neutre MT du transformateur soit accessible, ce qui suppose un couplage y neutre sorti ou Yy neutre sorti.La ractance du transformateur HT/MT doit tre suffisante pour limiter convenablement les

courants de dfaut ce qui suppose un appareil de faible puissance.

La valeur du courant de dfaut franc la terre sur le jeu de barres MT du transformateur

HT/ MT est donne par l'expression:

3E

j =

Zdt+ Zit + ZotAvec: Zdt: l'impdance directe du transformateur. Zit: l'impdance inverse du transformateur.

Z0t: l'impdance homopolaire du transformateur.

E : tension simple MT.

2 - MISE A LA TERRE DU NEUTRE A TRAVERS UNE RESISTANCE (RPN)

Insres entre le neutre de l'enroulement secondaire du transformateur HT/MT et la terre du poste source, ces rsistances sont dfinies pour limiter le courant de dfaut phase terre une valeur acceptable du point de vue de la scurit, tout en permettant aux dispositifs de dtection ampre mtriques d'assurer leur fonction.

Les rsistances de point neutre sont gnralement utilises dans le cas de rseaux peu capacitifs c'est dire ariens ou de faible tendue. Les principales caractristiques des RPN utilises sur les rseaux ruraux ariens 30KV sont:

* Tension assigne : 30/ 3 KV.

* courant traversant I=300A sous pleine tension simple ( R 40 ) durant un temps t 5

secondes.

Cette so