Comment calcule-t-on le courant de défaut du côté secondaire d'un transformateur qui alimente une ligne de transmission avec une certaine impédance

Le calcul du courant de défaut (courant de court-circuit) du côté secondaire d'un transformateur alimentant une ligne de transmission est un processus complexe qui implique plusieurs paramètres du système électrique. Voici les étapes et les formules pertinentes pour vous aider à comprendre comment effectuer ce calcul. Nous supposerons que le système est un système triphasé en courant alternatif, et que le défaut se produit sur le côté secondaire du transformateur.

1. Déterminer les paramètres du système

Paramètres du transformateur :

• Puissance nominale du transformateur Srated (unité : MVA)

• Impédance du transformateur ZT (généralement donnée en pourcentage, par exemple, ZT = 6%)

• Tension primaire du transformateur V1 (unité : kV)

• Tension secondaire du transformateur V2 (unité : kV)

Paramètres de la ligne de transmission :

• Impédance de la ligne de transmission ZL (unité : ohms ou ohms par kilomètre)

• Longueur de la ligne de transmission L (unité : kilomètres)

Impédance équivalente de la source :

L'impédance équivalente de la source ZS (unité : ohms), généralement fournie par le réseau amont. Si la source est très forte (par exemple, provenant d'une grande centrale électrique ou d'un bus infini), on peut supposer que ZS ≈ 0.

2. Normaliser toutes les impédances à la même base

Pour simplifier les calculs, il est courant de normaliser toutes les impédances à la même valeur de base (généralement du côté primaire ou secondaire du transformateur). Ici, nous choisissons de normaliser toutes les impédances au côté secondaire du transformateur.

• Tension de base : Sélectionnez la tension secondaire V2 comme tension de base.

• Puissance de base : Choisissez la puissance nominale du transformateur Srated comme puissance de base.

L'impédance de base est calculée comme suit :

où V2 est la tension de ligne secondaire (kV), et Srated est la puissance nominale du transformateur (MVA).

3. Calculer l'impédance du transformateur

L'impédance du transformateur ZT est généralement donnée en pourcentage et doit être convertie en une valeur d'impédance réelle. La formule de conversion est :

4. Calculer l'impédance de la ligne de transmission

Si l'impédance de la ligne de transmission est donnée en ohms par kilomètre, calculez l'impédance totale en fonction de la longueur de la ligne L :

5. Calculer l'impédance équivalente de la source

Si l'impédance équivalente de la source ZS est connue, utilisez-la directement. Si la source est très forte, on peut supposer que ZS ≈ 0.

6. Calculer l'impédance totale

L'impédance totale Ztotal est la somme de l'impédance du transformateur, de l'impédance de la ligne de transmission et de l'impédance équivalente de la source :

7. Calculer le courant de défaut

Le courant de défaut Ifault peut être calculé en utilisant la loi d'Ohm :

où V2 est la tension de ligne secondaire (kV), et Ztotal est l'impédance totale (ohms).

Remarque : Le courant de défaut Ifault calculé est le courant de ligne (kA). Si vous avez besoin du courant de phase, divisez par √3.

8. Considérer la capacité de court-circuit du système

Dans certains cas, il peut être nécessaire de considérer la capacité de court-circuit du système SC, qui peut être calculée comme suit :

où SC est en MVA.

9. Considérer les lignes de transmission parallèles

S'il y a plusieurs lignes de transmission parallèles, l'impédance de chaque ligne ZL doit être combinée en parallèle. Pour n lignes parallèles, l'impédance totale de la ligne de transmission est :

10. Considérer d'autres facteurs

Impact de la charge : Dans les systèmes réels, les charges peuvent affecter le courant de court-circuit, mais dans la plupart des cas, l'impédance de la charge est beaucoup plus grande que l'impédance de la source et peut être négligée.

Temps de fonctionnement de la protection par relais : La durée du courant de court-circuit dépend du temps de fonctionnement des dispositifs de protection par relais, qui opèrent généralement en millisecondes à secondes pour éliminer le défaut.

Résumé

Pour calculer le courant de défaut du côté secondaire d'un transformateur alimentant une ligne de transmission, il faut prendre en compte l'impédance du transformateur, l'impédance de la ligne de transmission et l'impédance équivalente de la source. En normalisant toutes les impédances à la même valeur de base et en appliquant la loi d'Ohm, on peut calculer le courant de défaut. Dans les applications pratiques, il convient également de tenir compte du temps de fonctionnement des dispositifs de protection par relais et de l'impact des charges.