Qu'est-ce qu'une surtension？

Qu'est-ce qu'une surtension？

Définition

La surtension est définie comme une augmentation soudaine et excessive de la tension qui peut endommager les équipements électriques dans une installation. Les surtensions dans les lignes électriques se produisent en raison d'une augmentation de la tension entre les phases ou entre une phase et le sol. Les surtensions sont principalement classées en deux types larges : internes et externes.

Types de surtensions

Les surtensions dans une centrale électrique peuvent être déclenchées par des perturbations internes ou par des phénomènes atmosphériques. En fonction de l'origine de ces surtensions, elles sont classées en deux catégories principales :

• Surtension interne

• Surtension externe

Surtension interne

Lorsque la tension à l'intérieur d'un système électrique dépasse sa valeur nominale de manière autonome, on parle de surtension interne. Les surtensions internes peuvent être transitoires, dynamiques ou stationnaires. Si l'onde de surtension est transitoire, sa fréquence n'a aucun rapport avec la fréquence normale du système, et elle persiste généralement pendant seulement quelques cycles.

Les surtensions transitoires peuvent être induites par l'opération des disjoncteurs lors de la commutation de charges inductives ou capacitatives. Elles peuvent également être générées lors de l'interruption de très faibles courants ou lorsque une phase d'un système avec un neutre isolé est soudainement mise à la terre.

Les surtensions dynamiques se produisent à la fréquence normale du système et ne durent que quelques secondes. Elles peuvent être générées lorsque un générateur est déconnecté ou lorsque une grande partie de la charge est soudainement éliminée.

Les surtensions stationnaires se produisent à la fréquence du système et peuvent persister pendant une longue période, parfois jusqu'à une heure. Ces surtensions sont générées lorsque une panne de terre sur une ligne persiste pendant une longue période. Elles peuvent également être causées lorsque le neutre est mis à la terre via une bobine d'extinction d'arc, entraînant une surtension sur les phases saines.

Ces surtensions internes peuvent dépasser trois à cinq fois la tension crête phase-neutre normale du système. Cependant, pour les équipements dotés d'une isolation adéquate, elles sont relativement moins nocives.

Les surtensions internes sont principalement causées par les facteurs suivants :

• Opération de commutation sur une ligne non chargée : Lors des opérations de commutation, lorsque une ligne est connectée à une source de tension, des ondes de propagation sont initiées. Ces ondes chargent rapidement la ligne. Au moment de la déconnexion, la tension de ces ondes peut instantanément atteindre une magnitude ne dépassant pas deux fois la tension d'alimentation.

• Ouverture soudaine de la ligne sous charge : Lorsque la charge sur une ligne est soudainement retirée, une tension transitoire de valeur e = iz0 est générée. Ici, i représente la valeur instantanée du courant au moment de l'ouverture de la ligne, et (z0) est l'impédance naturelle ou de surtension de la ligne. La surtension transitoire sur la ligne est indépendante de la tension de la ligne. Par conséquent, un système de transmission basse tension est aussi susceptible de subir des surtensions de même magnitude qu'un système haute tension.

• Défaillance de l'isolation : La rupture de l'isolation entre la ligne et le sol est un événement courant. Lorsque l'isolation échoue, le potentiel au point de défaut passe soudainement de sa valeur maximale à zéro. Cela conduit à la génération d'une onde de tension négative avec un front très abrupt, sous forme de surtensions, qui se propagent dans les deux directions.

Surtension externe

Les surtensions causées par les décharges atmosphériques, telles que les décharges statiques ou les coups de foudre, sont appelées surtensions externes. Les surtensions externes peuvent imposer un stress significatif sur l'isolation des équipements électriques. L'intensité de ces tensions varie en fonction de la nature de l'événement de foudre.

L'intensité de la foudre dépend de la manière dont la ligne électrique est frappée. Cela peut être directement par la décharge principale, directement par une branche ou un filament, ou en raison de l'induction d'un éclair passant près de mais sans toucher la ligne.

Les installations dans une centrale électrique peuvent être principalement classées en deux types. Un type est électriquement exposé, signifiant que l'appareil est directement soumis aux surtensions d'origine atmosphérique. L'autre type est électriquement non exposé et donc non affecté par ce type de surtension.