Principe de fonctionnement et configuration de protection des transformateurs de mise à la terre

Transformateur de mise à la terre en zigzag

Structure des enroulements : Les enroulements d'un transformateur de mise à la terre en zigzag adoptent une connexion en zigzag. Chaque enroulement de phase se compose de deux sections enroulées sur différentes colonnes du noyau. Ces deux sections ont un nombre de spires égal et des sens d'enroulement opposés.

Principe de fonctionnement : En fonctionnement normal, puisque les tensions triphasées sont symétriques, la somme des courants dans les enroulements triphasés est nulle, et le transformateur de mise à la terre fonctionne à vide avec seulement un faible courant d'excitation. Lorsqu'un défaut de mise à la terre monophasé se produit dans le système, la tension de la phase en défaut tombe à zéro, tandis que la tension des phases non défaillantes augmente jusqu'à la tension composée.

En raison de la structure spéciale de l'enroulement en zigzag, les flux magnétiques homopolaires générés par les deux sections de chaque enroulement de phase s'annulent mutuellement dans le noyau sous l'action de la tension homopolaire.

Il en résulte une très faible impédance homopolaire, fournissant ainsi au système un chemin de courant homopolaire suffisamment important pour garantir le fonctionnement fiable des dispositifs de protection contre les défauts à la terre.

Transformateur de mise à la terre converti à partir d'un transformateur triphasé ordinaire

• Connexion des enroulements : Généralement, les enroulements d'un transformateur triphasé ordinaire sont connectés en configuration étoile (Y), le point neutre étant mis à la terre par l'intermédiaire d'une résistance de mise à la terre ou d'une bobine d'extinction d'arc (bobine Petersen).
• Principe de fonctionnement : En fonctionnement normal, les tensions triphasées sont symétriques, le potentiel du point neutre est nul et il n'y a pas de courant homopolaire dans les enroulements. Lorsqu'un défaut de mise à la terre monophasé se produit, le potentiel du point neutre augmente, générant une tension homopolaire. Sous l'effet de cette tension homopolaire, un courant homopolaire apparaît dans les enroulements. En sélectionnant de manière rationnelle les paramètres de la résistance de mise à la terre ou de la bobine d'extinction d'arc, l'amplitude du courant homopolaire peut être contrôlée pour répondre aux exigences de protection de mise à la terre et limiter les surtensions pendant les défauts.

Configuration de la protection des transformateurs de mise à la terre

Protection contre les courants homopolaires

• Principe de configuration : Un transformateur de courant homopolaire est installé sur la ligne de sortie du point neutre du transformateur de mise à la terre. En fonctionnement normal du système, la somme vectorielle des courants triphasés est nulle, de sorte que le transformateur de courant homopolaire n'a pas de sortie. Lorsqu'un défaut de mise à la terre monophasé se produit, un courant homopolaire est généré. Lorsque ce courant atteint la valeur de consigne, le dispositif de protection se déclenche.
• Fonction : Détecte et élimine rapidement les défauts de mise à la terre pour empêcher l'expansion du défaut, protégeant ainsi les équipements et la sécurité du système.

Protection contre les surintensités

• Principe de configuration : Des transformateurs de courant sont installés sur le côté primaire ou secondaire du transformateur de mise à la terre pour surveiller son courant. Lorsque le courant dépasse le seuil de surintensité réglé, le dispositif de protection se déclenche après une temporisation.
• Fonction : Protège le transformateur de mise à la terre contre les dommages lors de surcharges ou de défauts de court-circuit.

Protection par gaz (Protection Buchholz)

• Principe de configuration : Un relais à gaz (relais Buchholz) est installé sur les transformateurs de mise à la terre immergés dans l'huile. Lorsqu'un défaut interne mineur se produit, générant une petite quantité de gaz, la protection par gaz légers s'active pour envoyer un signal. Lorsqu'un défaut grave se produit, générant une grande quantité de gaz et un impact de flux d'huile, la protection par gaz lourds s'active pour déclencher le disjoncteur.
• Fonction : Réagit de manière sensible aux défauts internes du transformateur de mise à la terre, en particulier aux défauts mineurs en phase initiale, permettant ainsi de prendre des mesures en temps opportun.

Protection contre la température

• Principe de configuration : Des capteurs de température sont installés sur les enroulements ou le noyau du transformateur de mise à la terre pour surveiller la température en temps réel. Lorsque la température dépasse la valeur de consigne, le dispositif de protection se déclenche.
• Fonction : Empêche le transformateur de mise à la terre d'endommager son isolation en raison d'une surchauffe, prolongeant ainsi la durée de vie des équipements et assurant un fonctionnement sûr.

Protection contre les surtensions

• Principe de configuration : Surveille la tension du transformateur de mise à la terre en installant des relais de surtension ou en utilisant la fonction de protection contre les surtensions au sein des dispositifs de protection intégrés. Lorsqu'une condition de surtension se produit, le dispositif de protection se déclenche.
• Fonction : Limite les surtensions potentielles dans le système, protégeant ainsi l'isolation du transformateur de mise à la terre et des autres équipements.