Définition : La coordination de l'isolation fait référence au processus de détermination des niveaux d'isolation des composants du système électrique. En substance, il s'agit d'établir la résistance à l'isolement des équipements. L'isolation interne et externe des équipements électriques est soumise à la fois à une tension normale continue et à des tensions anormales temporaires.
L'isolation des équipements est conçue pour résister à la plus haute tension du système en fréquence industrielle, aux surtensions en fréquence industrielle occasionnelles temporaires, et aux surtensions occasionnelles dues à la foudre. Les équipements du système électrique sont dotés d'un niveau d'isolation nominal, et leur performance peut être vérifiée par divers types de tests. Les exigences d'isolation sont déterminées en tenant compte des facteurs suivants :
Plus Haute Tension du Système en Fréquence Industrielle
Les réseaux d'électricité alternatif présentent différents niveaux nominaux de tension en fréquence industrielle, tels que 400V, 3,3kV, 6,6kV, etc. Lorsque le système est peu chargé, la tension en fréquence industrielle à l'extrémité réceptrice de la ligne augmente. Les équipements du système électrique sont conçus et testés pour résister à la plus haute tension du système en fréquence industrielle (440V, 3,6kV, 7,2kV, etc.) sans subir de rupture d'isolation interne ou externe.
Surtensions Temporaires en Fréquence Industrielle
Les surtensions temporaires dans le système électrique peuvent être déclenchées par le rejet de charge, les défauts, la résonance, etc. Ces surtensions ont généralement une fréquence d'environ 50 Hz, avec des pics relativement bas, un taux de montée plus lent et une durée plus longue (allant de quelques secondes à plusieurs minutes). La protection contre les surtensions temporaires en fréquence industrielle est assurée par un relais inverse de temps minimum défini (IDMT).
Le relais IDMT est connecté au secondaire du transformateur de potentiel de barre et aux disjoncteurs. Le relais et le disjoncteur répondent en millisecondes, protégeant ainsi le système des surtensions temporaires.
Surintensités Transitoires
Les surintensités transitoires dans le système électrique peuvent être induites par des phénomènes tels que la foudre, les opérations de commutation, les rebondissements et les ondes de propagation. Ces surintensités dans le système électrique se caractérisent par des valeurs de pic élevées, un taux de montée rapide et une durée allant de quelques dizaines à quelques centaines de microsecondes, ce qui explique pourquoi elles sont appelées transitoires.
Ces surintensités ont le potentiel de provoquer des tensions de crête et des flash-overs aux angles vifs, entre les phases et la terre, ou aux points les plus faibles du système. Elles peuvent également entraîner la rupture de l'isolation gazeuse, liquide ou solide, ainsi que la panne des transformateurs et des machines électriques tournantes.
Grâce à une coordination adéquate de l'isolation et à l'utilisation de parafoudres, les taux de défaillance dus à la foudre et aux opérations de commutation ont été considérablement réduits. Divers dispositifs de protection sont installés sur le réseau électrique. Ces dispositifs sont conçus pour intercepter les coups de foudre et pour diminuer le taux de montée de pointe des surintensités qui atteignent les équipements, protégeant ainsi ces derniers des dommages potentiels.
Niveaux de Résistance des Équipements
Le niveau d'isolation de base (BIL) est un niveau de référence, représenté par la tension de crête d'une onde standard ne dépassant pas 1,2/50 μs. Les appareils et équipements doivent être capables de résister à des ondes de test dont l'amplitude est supérieure au BIL.
La coordination de l'isolation implique le choix d'une isolation appropriée pour les équipements en fonction de leur utilisation prévue. Cela est fait afin de minimiser les événements indésirables dans le système résultant des contraintes de tension (causées par les surtensions du système). La rupture de l'isolation fait référence à la relation entre la rupture de l'isolation de divers composants du système électrique et l'isolation des dispositifs de protection utilisés pour protéger ces équipements contre les surtensions.
Pour le bon fonctionnement des équipements, leur résistance à l'isolation doit être égale ou supérieure au niveau d'isolation de base standard. Les équipements de protection pour les postes de transformation doivent être choisis pour fournir une protection d'isolation efficace correspondant à ces niveaux tout en étant aussi économiques que possible.
