Comment résoudre le jugement de défaut de mise à la terre monophasée pour 3 phases 4PT dans les systèmes non mis à la terre

Dans les systèmes non mis à la terre de 10 kV et 35 kV, les défauts de court-circuit monophasé provoquent un courant minimal, donc la protection ne déclenche presque jamais. Selon les règlements, le fonctionnement est limité à 2 heures ; des défauts non détectés pendant une longue période peuvent s'aggraver, endommageant même les interrupteurs. Bien que le réseau d'état promeuve des dispositifs de sélection de lignes à courant faible dans les postes électriques de 110 kV et 220 kV, leur précision reste faible, nécessitant que le personnel de surveillance/opération analyse les mesures à distance. Pour les systèmes non mis à la terre avec des transformateurs de tension triphasés 4PT, cet article analyse les défauts de court-circuit monophasé pour améliorer l'utilisabilité des mesures à distance pour le personnel, en offrant des solutions basées sur l'expérience sur le terrain.

1 Analyse du fonctionnement normal et des défauts de court-circuit monophasé dans les systèmes non mis à la terre
1.1 Principe du transformateur de tension en fonctionnement normal

Pour un transformateur de tension triphasé 4PT de bus de 10 kV (connexion : Figure 1), U_A, U_B, U_C (tensions phase-terre), U_L (tension de séquence zéro) ; U_Aa, U_Bb, U_Cc (tensions de phase des enroulements primaires) ; U_a, U_b, U_c (tensions de phase des enroulements secondaires), 3U₀ (tension de séquence zéro). Tous les rapports de PT : (10 kV/√3)/(57.74 V).

En fonctionnement normal, les tensions primaires triphasées et de séquence zéro sont analysées, comme indiqué dans l'équation (1). À partir de l'équation (1), on obtient les tensions secondaires comme U_a= 57.74 V, U_b = 57.74V, U_c = 57.74V, et 3U₀ = 0V, qui sont cohérentes avec les tensions secondaires du transformateur de tension avec une connexion triphasée ouverte en delta.

1.2 Analyse du principe du PT en cas de court-circuit monophasé

Lorsqu'un défaut de mise à la terre de la phase A se produit, le côté primaire du transformateur de tension peut être représenté de manière équivalente comme indiqué dans la Figure 2. Parmi eux, les enroulements primaires des trois phases PT sont , l'impédance de l'enroulement de séquence zéro est , et U_A', U_B', U_C', U_L' sont les tensions phase-terre des trois phases et la tension de séquence zéro lorsque se produit un défaut de mise à la terre de la phase A, respectivement.

Selon le théorème de superposition, on peut obtenir

Selon les caractéristiques du transformateur de tension triphasé 4PT, l'impédance de l'enroulement de séquence zéro est beaucoup plus grande que celle de l'enroulement de phase. Alors la formule ci-dessus peut être simplifiée comme indiqué dans la Formule (3).

Lorsqu'un défaut de mise à la terre de la phase A se produit, la tension phase-terre de la phase A est 0, et les tensions des phases B et C sont 10 kV. En combinant avec la Formule (3), on peut obtenir le diagramme vectoriel lors du défaut de court-circuit monophasé, comme indiqué dans la Figure 3.

Selon l'analyse du diagramme vectoriel dans la Figure 3, on peut obtenir la Formule (4). Parmi eux, U_Aa', U_Bb', et U_Cc' sont les tensions des enroulements primaires du bus après le défaut de mise à la terre de la phase A, respectivement.U_Aa'= U_A 10kV√3, U_Bb'= U_B 10kV√3, U_Cc' =U_C 10kV√3, U_L'=U_A = 10kV √3. Converti au côté secondaire après le défaut, on peut obtenir U_a' = 57.74V, U_b' = 57.74V, U_c' = 57.74V, et 3U₀' = 57.74V.

D'après l'analyse ci-dessus, dans un système non mis à la terre, lorsqu'un défaut de court-circuit monophasé se produit, les tensions des trois phases ABC sont toutes de 57.74 V, ce qui est cohérent avec la situation de fonctionnement normal. Seule la tension de séquence zéro monte à la tension de phase, ce qui apporte une grande confusion au personnel de surveillance et de maintenance. Il est très difficile de juger qu'il s'agit d'un défaut de court-circuit monophasé. De plus, parce que le courant de défaut est trop faible pour que la protection déclenche, cela apporte des dangers cachés au fonctionnement sûr et stable du réseau électrique.

2 Mesures de correction

Pour résoudre le problème que, pour le transformateur de tension avec le mode de connexion triphasée 4PT, lorsqu'un défaut de court-circuit monophasé se produit, la mesure à distance des tensions triphasées transmise est cohérente avec la situation de fonctionnement normal, ce qui apporte certaines confusions au personnel de surveillance et de maintenance. Cet article propose de conserver le mode de connexion des enroulements de tension primaires du transformateur de tension triphasé 4PT inchangé et de modifier la connexion des enroulements secondaires, comme indiqué dans la Figure 4.

Sur la base du principe analysé dans la section 1.2, on peut déduire : U_A' = U_L' + U_Aa' = 0V, U_B' = U_L' + U_Bb' = 10kV, U_C' = U_L' + U_Cc' = 10kV. C'est-à-dire, les tensions secondaires après le défaut sont U_A' = 0V, U_B' = 100 kV, U_C' = 100kV, et3U₀' = 57.74kV. D'après les données analysées ci-dessus, pour le transformateur de tension triphasé 4PT amélioré, lors d'un défaut de court-circuit monophasé, les tensions triphasées sont cohérentes avec celles d'un défaut monophasé dans un système triphasé quatre fils, et la tension de séquence zéro monte également à la tension de phase.

Le personnel de surveillance et de maintenance peut rapidement déterminer qu'un défaut de court-circuit monophasé s'est produit dans le système de 10 kV. En combinaison avec le dispositif de sélection de ligne à courant faible, la ligne de défaut pertinente peut être retirée dès que possible.

3 Conclusion

Cet article propose une méthode de connexion des enroulements secondaires pour le transformateur de tension triphasé 4PT, qui peut transmettre des mesures à distance des tensions triphasées avec les mêmes caractéristiques que celles d'un défaut de court-circuit monophasé dans un système non mis à la terre au système de surveillance. Ainsi, il est plus favorable pour le personnel de surveillance et de maintenance de prendre des décisions rapides, d'empêcher l'aggravation du défaut et d'assurer le fonctionnement sûr et stable du réseau électrique.