Relais de protection (synthèse) - Accueil

1 Relais de protection (synth se). I. INTRODUCTION 1. II. ASPECTS HARDWARE 3. III. ASPECTS SOFTWARE : 3. Le Relais de mesure du courant (surintensit ). Le Relais de distance (dit s lectivit relative) (c'est un Relais de mesure minimum d'imp dance). Relais diff rentiel (dit s lectivit absolue). Sont parfois coupl s aux pr c dents : IV. ORGANISATION DES PROTECTIONS 11. V. CHOIX DU REGIME DU NEUTRE 12. Neutre mis directement la terre.`. Neutre isol . Solutions interm diaires Crit res de choix Les exigences d pendant du courant : Les exigences d pendant de la tension Les exigences d pendant de l'exploitation du r seau et des clients I. Introduction Tout r seau n cessite d' tre prot g (surtension, surintensit , court-circuit, mise la terre, ). Cette fonction est assur e par un ensemble d'appareillages, localis s dans les postes : 1) les transformateurs de mesure (tension et courant) fournissant les tensions (phase-neutre) et courant de chaque phases ainsi que le courant dans le neutre ventuellement.

2 Ils ram nent les valeurs courant et tension des valeurs nominales (quelques dizaines ou centaines de kV et d'amp res) des valeurs conventionnelles (110 V et 5 A) qui peuvent alimenter directement le Relais . Ce traitement pourrait changer dans le futur avec l'av nement des transformateurs optiques qui donnerait l'information directement digitalis e. Chapitre Relais de protection page 1. 2) les Relais de protection 3) les disjoncteurs Un Relais de protection d tecte l'existence de conditions anormales par la surveillance continue, d termine quels disjoncteurs ouvrir et nergise les circuits de d clenchement. Chapitre Relais de protection page 2. Une protection doit tre : - s lective (n' liminer que la partie en d faut - ligne, transfo, appareillage, jeu de barres-, l' limination de parties non en d faut peut tre dramatique et conduire des d passements de capacit thermique voire d stabiliser le r seau).

3 - sensible (notamment d tecter les d fauts tr s r sistants). - rapide (pour r duire les cons quences des courts-circuits, notamment la stabilit du r seau et les efforts lectrodynamiques) (d cision en 20 ms, coupure apr s 70 100 ms). - fiable ( viter les d clenchements intempestifs). - autonome (ne pas devoir changer les r glages fr quemment). - consommer peu d' nergie - tre insensible aux composantes ap riodiques - facile mettre en oeuvre et maintenir. II. Aspects hardware . Les protections modernes sont num riques (les anciennes taient analogiques, c'est encore la majorit . de celles install es dans le r seau), le signal d'entr e est chantillonn (1000 Hz), et la mise au point d'algorithmes (plac sur m moire EPROM) performant permet, sur base de la topologie de l' tat des disjoncteurs (ouvert, ferm ) ainsi que des tensions et courants mesur s d'en d duire une d cision.

4 Prendre (ouverture de disjoncteurs). Les algorithmes d pendent du type de protection d sir : distance, intensit , diff rentiel. Selon le type d' l ment prot ger (ligne, c ble, alternateur, poste, transformateur) un certain nombre de r glages (quelques centaines) sont n cessaires : nombre de kilom tres de lignes, notion de gradin de protection , aspect directionnel, imp dances, Ces r glages sont effectu s par modem ou manuellement et sont install s sur la m moire dite EEPROM. Les protections num riques pr sentent des avantages importants par rapport aux lectrom caniques, notamment l'archivage d'incidents (statistique) ou oscillopertubographie (acc s aux informations avant, pendant et apr s le d faut). III. Aspects software : Le Relais de mesure du courant (surintensit ).

5 C'est un Relais bon march , qui ne n cessite pas l'information sur la tension. Ce Relais est peu s lectif et lent (donc ne peuvent tre utilis s que dans les r seaux BT o ils n'auront pas d'influence sur la stabilit ), leur r glage doit tre revu lors de modification de la topologie du r seau. Il ne savent pas faire la Chapitre Relais de protection page 3. distinction entre courant de charge et de court-circuit, il faut donc que le courant de d faut minimum d passe le courant maximum de charge. Il existe une grande vari t , selon la grandeur mesur e et le mode de temporisation : - valeur instantan e, de cr te, moyenne, efficace, - valeur mesur e sur une demi-alternance, sur deux successives, sur la valeur moyenne de plusieurs demi-alternance, - valeur instantan e ou temporis e (temporisation fixe ou inverse).

6 Les Relais maximum de courant sont tr s largement utilis s sur les r seaux MT. En effet ils sont bien adapt s un r seau en antenne qui peut tre prot g par s lectivit dans le temps. Il faut donc admettre, dans le cas d'un d faut, une dur e assez longue pr s du point d'alimentation. Il faut galement se contenter d'avoir le temps de d faut le plus long l o le courant de c-c est le plus lev (point d'alimentation). En HT il est galement utilis comme : - Relais instantan de courant de phase (r gime ap riodique en cas de c-c, transitoire en cas de charge de condensateur -mise sous tension d'un c ble ou d'une batterie de condensateurs - , transitoire en cas d' limination d'un d faut sur ligne a rienne, transitoire li au courant magn tisant - mise sous tension de transformateur -).

7 - Relais instantan de courant pourcentage (au lieu de comparer le courant une valeur de seuil fixe, on compare une autre valeur de courant - par exemple on compare le courant homopolaire au direct). - Relais de courant temporis (fixe ou temps inverse, c d d'autant plus courte que la grandeur d'entr e est importante - Relais instantan des composantes sym triques de courant (filtrage des courants de phases et traitement pour obtenir par traitement les courants directs, inverses et homopolaires qui sont compar s des seuils). Le Relais de distance (dit s lectivit relative) (c'est un Relais de mesure . minimum d'imp dance). C'est un Relais cher (environ 350000 FB) mais remarquable. Il n'est utilis qu'en THT et HT. Il mesure en fait l'imp dance (loi d'Ohm) sur base des informations tension et courant.)

8 En cas de d faut certaines imp dances sont tr s sensiblement modifi es. L'imp dance mesur e d pend de la distance du d faut par rapport au point de mesure (poste d'extr mit ). D'o le nom de Relais de distance. On mesure 6 imp dances, soit sur chacune des boucles phase-phase et phase-terre. Pour ce faire on se base sur l' galit : di V (t) = Ri + L. dt Les valeurs de R et L s' value sur la connaissance des tensions et courants deux instants diff rents.( chantillonnage 1 ms). Chapitre Relais de protection page 4. Avant d' valuer la distance il faut d tecter la phase en d faut, en g n ral cette information est fournie par la plus petite imp dance. Ainsi la figure suivante permettrait de d duire un d faut phase-terre. Mais ce n'est gu re toujours facile et une grande exp rience est requise pour prendre cette d cision.

9 I Z I < I Zmin I. X. UL1. G3. ZL1-T = -------------------- ZL1-L3. G2 IL1 - k0 IT. ZL1-L2. G1. ZL1-T. R. ZL3-T. ZL2-T. Chapitre Relais de protection page 5. polygone de d tection de d faut L'imp dance minimale (cercle, dans ce cas centr , mais ce pourrait tre un cercle d centr (Mho, pour les lignes longues), voir une droite - Relais de r actance (pour les lignes courtes) -, un parall logramme, un quadrilat re, voire des formes complexes en cacahu te, cornet de glace, ) de transit est obtenue lorsque la tension du r seau atteint sa valeur minimale (on prend en g n ral 85% de la valeur nominale). en exploitation et que la ligne est en r gime de surcharge maximale acceptable pour la stabilit du r seau ou la tenue du mat riel. Le d phasage maximal entre cette tension et ce courant doit tre compris conventionnellement entre -30 et +30.

10 Le r glage du Relais d finit une zone de fonctionnement limite dans le diagramme (R,jX). La fonction directionnelle peut tre ind pendante ou li e au Relais de mesure de distance. Un Relais directionnel (on ne regarde que dans une partie du plan R,X) est un Relais dont la caract ristique passe par l'origine. La fonction est obtenue par comparaison de phases. Chapitre Relais de protection page 6. Ensuite on value la distance, il faut prendre en compte qu'une impr cision d'environ 10% sera li e . l'inconnue sur la r sistance d'arc. On tient compte galement des injections par l'autre extr mit de la ligne en cas de r seaux maill s. Compte tenu de ces remarques, et compte tenu de rat ventuel de coupure, on d finit la notion de gradins : Il y a g n ralement trois gradins : le premier couvre 85% de la distance entre les deux postes voisins (primary protection ).