Une étude préliminaire sur la configuration de protection des transformateurs de distribution 10KV
1. Schémas de câblage de l'unité principale en anneau
1.1 Composition de l'unité principale en anneau
L'unité principale en anneau (RMU) est composée de compartiments. Généralement, elle comporte au moins trois compartiments, dont deux pour l'entrée et la sortie des câbles en anneau et un pour le circuit du transformateur.
1.2 Configuration des modes de protection de l'unité principale en anneau
Les compartiments d'alimentation des câbles en anneau et les compartiments d'alimentation du transformateur adoptent des interrupteurs de charge, généralement des interrupteurs de charge à trois positions avec des fonctions de fermeture, d'ouverture et de mise à la terre. Les compartiments d'alimentation du transformateur sont également équipés de fusibles de secours à haute capacité de coupure pour la protection. L'expérience pratique a montré que c'est une méthode de distribution électrique simple, fiable et économique.
1.3 Caractéristiques de la configuration de protection de l'unité principale en anneau
L'interrupteur de charge est utilisé pour commuter les courants de charge nominale. Il présente des caractéristiques telles qu'une structure simple et un coût réduit, mais il ne peut pas interrompre les courants de court-circuit. Le fusible de secours à haute capacité de coupure sert d'élément de protection et peut interrompre les courants de court-circuit. La combinaison organique de ces deux éléments peut répondre aux exigences de fonctionnement et de protection du système de distribution électrique sous divers modes de fonctionnement normaux et défectueux. La détermination des paramètres de l'interrupteur et la conception et la fabrication de sa structure sont réalisées en stricte conformité avec les normes.
Il a à la fois des fonctions de fonctionnement et de protection, ce qui rend sa structure complexe et son coût élevé, rendant son utilisation à grande échelle peu pratique. Dans les unités principales en anneau, un grand nombre de dispositifs combinés d'interrupteurs de charge et de fusibles de secours à haute capacité de coupure sont utilisés. Les fonctions de fonctionnement et de protection pour les équipements électriques, qui ne sont pas exactement les mêmes, sont réalisées par deux composants simples et bon marché. C'est-à-dire que l'interrupteur de charge est utilisé pour effectuer un grand nombre de commutations de charge, tandis que le fusible de secours à haute capacité de coupure est utilisé pour protéger les équipements où les courts-circuits se produisent rarement. Cela résout bien le problème, évitant l'utilisation d'interrupteurs complexes et coûteux tout en répondant aux exigences réelles de fonctionnement.
Les disjoncteurs ont toutes les fonctions de protection et de fonctionnement, mais ils sont coûteux.
Les interrupteurs de charge ont des performances presque identiques à celles des disjoncteurs, mais ils ne peuvent pas interrompre les courants de court-circuit.
La combinaison d'un interrupteur de charge et d'un fusible de secours à haute capacité de coupure peut interrompre les courants de court-circuit. La capacité de coupure de certains fusibles est même supérieure à celle des disjoncteurs. Par conséquent, l'utilisation de cette combinaison est aussi efficace que l'utilisation d'un disjoncteur, mais le coût peut être considérablement réduit.
1.4 Avantages de la combinaison d'un interrupteur de charge et d'un fusible de secours à haute capacité de coupure
La combinaison d'un interrupteur de charge et d'un fusible de secours à haute capacité de coupure présente les avantages suivants :
1.4.1 Bonne performance dans le commutage des transformateurs à vide
La plupart des charges dans les unités principales en anneau sont des transformateurs de distribution. Généralement, leur capacité n'excède pas 1250 KVA, et dans des cas rares, elle atteint 1600 KVA. Le courant à vide d'un transformateur de distribution est généralement d'environ 2% du courant nominal, et le courant à vide d'un transformateur de distribution plus grand est encore plus faible. Lorsque l'unité principale en anneau commute le petit courant d'un transformateur à vide, elle offre une bonne performance et ne génère pas de surtension élevée.
1.4.2 Protection efficace des transformateurs de distribution
Particulièrement pour les transformateurs immergés dans l'huile, l'utilisation d'un interrupteur de charge avec un fusible de secours à haute capacité de coupure est plus efficace que l'utilisation d'un disjoncteur. Parfois, ce dernier ne fournit même pas une protection efficace. Les informations pertinentes montrent que lorsqu'un transformateur immergé dans l'huile a un défaut de court-circuit, la pression générée par l'arc augmente, et les bulles formées par la vaporisation de l'huile occupent l'espace appartenant à l'huile. L'huile transmet la pression à la cuve du transformateur. Avec la continuation du court-circuit, la pression augmente davantage, provoquant la déformation et la fissuration de la cuve.
Pour éviter d'endommager la cuve, le défaut doit être éliminé en moins de 20 ms. Si un disjoncteur est utilisé, en raison de la présence de la protection par relais, ajouté à son temps de fonctionnement et de coupure d'arc, le temps total d'ouverture est généralement d'au moins 60 ms, ce qui ne permet pas une protection efficace du transformateur. Cependant, le fusible de secours à haute capacité de coupure a une fonction de coupure rapide. Couplé à sa fonction de limitation de courant, il peut éliminer le défaut et limiter le courant de court-circuit en moins de 10 ms, offrant ainsi une protection efficace du transformateur. Par conséquent, des fusibles de secours à haute capacité de coupure devraient être utilisés pour protéger les équipements électriques autant que possible au lieu de disjoncteurs. Même si la charge est un transformateur sec, la protection par fusible agit rapidement et est meilleure que l'utilisation d'un disjoncteur.
1.4.3 En termes de coordination de la protection par relais
Dans la plupart des cas, il n'est pas nécessaire d'utiliser un disjoncteur dans l'unité principale en anneau. Cela est dû au fait que les réglages de protection du disjoncteur au début du réseau de distribution en anneau (c'est-à-dire le disjoncteur d'alimentation 10KV dans une sous-station 110KV ou 220KV) sont généralement les suivants : le temps de protection instantanée est de 0s, le temps de protection par surintensité est de 0,5s, et le temps de protection par séquence zéro est de 0,5s. Si un disjoncteur est utilisé dans l'unité principale en anneau, même si le temps de réglage est de 0s, en raison de la dispersion du temps de fonctionnement intrinsèque du disjoncteur, il est difficile de garantir que le disjoncteur de l'unité principale en anneau, plutôt que le disjoncteur de niveau supérieur, agisse en premier.
1.4.4 Le fusible de secours à haute capacité de coupure peut fournir une protection pour les équipements en aval
Tels que les transformateurs de courant, les câbles, etc. La plage de protection du fusible de secours à haute capacité de coupure peut aller du courant de fusion minimum (généralement 2 à 3 fois le courant nominal du fusible) à la capacité de coupure maximale. La caractéristique courant-temps du fusible limitateur de courant est généralement une courbe inverse très raide. Après un court-circuit, il peut fondre et éliminer le défaut en un temps très court. Si un disjoncteur est utilisé pour la protection, cela augmentera inévitablement les exigences de stabilité thermique d'autres composants électriques tels que les câbles, les transformateurs de courant et les embases de transformateurs, augmentant ainsi le coût des équipements électriques et le coût du projet. Ici, il convient de noter que lors de l'utilisation de la combinaison d'un interrupteur de charge et d'un fusible de secours à haute capacité de coupure, les deux doivent être bien coordonnés. Lorsque le fusible ne fond pas sur trois phases, le percuteur du fusible doit immédiatement ouvrir l'interrupteur de charge pour éviter un fonctionnement monophasé.
2. Schémas de câblage des chambres haute tension pour les utilisateurs finaux
La norme GB14285 - 1993 "Code technique pour la protection par relais et les dispositifs automatiques de sécurité" stipule que lors de la sélection de l'appareillage de protection pour un transformateur de distribution, lorsque la capacité est égale ou supérieure à 800 KVA, un disjoncteur avec un dispositif de protection par relais doit être choisi. Cette réglementation peut être comprise sur la base des besoins suivants :
Lorsque la capacité du transformateur de distribution atteint 800 KVA et plus, dans le passé, la plupart étaient des transformateurs immergés dans l'huile et étaient équipés de relais de gaz. L'utilisation d'un disjoncteur peut coopérer avec le relais de gaz pour protéger efficacement le transformateur.
Pour les utilisateurs ayant une capacité d'équipement supérieure à 800 KVA, en raison de diverses raisons, un défaut de court-circuit monophasé peut entraîner l'action de la protection par séquence zéro, faisant sauter le disjoncteur et isolant le défaut, afin de ne pas faire agir le disjoncteur d'alimentation de la sous-station principale et affecter l'alimentation normale des autres utilisateurs. De plus, la norme stipule clairement que même si un transformateur unique n'atteint pas cette capacité, mais si la capacité totale des transformateurs de distribution de l'utilisateur atteint 800 KVA, cette exigence doit également être remplie. Actuellement, le schéma de câblage des salles de commutation haute tension de la plupart des utilisateurs est une méthode de câblage de base, et à partir de cela, des méthodes de câblage telles qu'une ligne d'entrée principale et de secours ou des lignes d'entrée doubles avec sectionnement de barre peuvent être dérivées.
3. Conclusion
Les configurations de protection pour les transformateurs de distribution 10kV comprennent principalement des disjoncteurs, des interrupteurs de charge ou des interrupteurs de charge avec des fusibles. En considérant les facteurs techniques, économiques et de gestion, que ce soit dans une unité principale en anneau 10kV ou une unité de distribution haute tension pour les utilisateurs finaux, la configuration de protection d'un interrupteur de charge combiné à un fusible de secours à haute capacité de coupure peut non seulement fournir des courants de charge nominale, mais aussi interrompre les courants de court-circuit et possède les performances de commutation des transformateurs à vide, ce qui permet de protéger efficacement les transformateurs de distribution. Par conséquent, la configuration d'un interrupteur de charge combiné à un fusible de secours à haute capacité de coupure est recommandée comme mode de protection pour la protection des transformateurs de distribution.
