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Ondes progressives dans les lignes électriques : Concepts et localisation de pannes

Leon
Leon
Champ: Diagnostique des pannes
China

Ondes progressives sur les lignes

Une onde progressive sur une ligne fait référence à une onde de tension ou de courant se propageant le long de la ligne ; elle est également définie comme un signal de tension ou de courant se déplaçant le long d'un conducteur.

  • Onde progressive en régime permanent : Une onde progressive se propageant le long de la ligne pendant le fonctionnement normal du système, générée par l'alimentation électrique du système.

  • Onde progressive transitoire : Une onde progressive soudaine se produisant pendant le fonctionnement du système, causée par des défauts à la terre, des courts-circuits, des ruptures de fil, des opérations de commutation, des coups de foudre, etc.

Processus d'onde progressive transitoire

Le processus d'onde fait référence aux ondes de tension et de courant générées lors du processus transitoire d'un circuit à paramètres distribués, ainsi qu'au processus de propagation correspondant des ondes électromagnétiques ; il peut également être décrit comme une surtension ou un pic de courant se déplaçant le long de la ligne.

  • Onde de tension progressive : Le courant de charge qui établit le champ électrique de la capacité distribuée de la ligne au point où arrive le courant.

  • Onde de courant progressive : Le courant de charge de la capacité distribuée de la ligne.

Une onde progressive mesurée à un certain point de la ligne est la superposition de plusieurs pics d'ondes progressives.

Impédance d'onde

Il s'agit du rapport entre les amplitudes d'une paire d'ondes de tension et de courant directes ou inverses dans une ligne, plutôt que le rapport entre les amplitudes instantanées de tension et de courant à n'importe quel point.

Elle est liée à la structure, au milieu et au matériau du conducteur de la ligne elle-même, mais n'a rien à voir avec la longueur de la ligne. L'impédance d'onde des lignes aériennes est d'environ 300–500 Ω; en tenant compte de l'influence de la corona, l'impédance d'onde diminuera. L'impédance d'onde des câbles électriques est d'environ 10–40 Ω. Cela est dû au fait que les lignes de câbles ont une inductance plus faible par unité de longueur (L₀) et une capacité plus grande par unité de longueur (C₀).

Vitesse d'onde

La vitesse d'onde est déterminée uniquement par les propriétés du milieu autour du fil.

En tenant compte des pertes, (les caractéristiques telles que l'impédance d'onde) n'ont aucune relation avec la section ou le matériau du conducteur. Pour les lignes aériennes, la perméabilité magnétique est de 1, et la constante diélectrique est généralement de 1. Pour les lignes de câbles, la perméabilité magnétique est de 1, et la constante diélectrique est généralement de 3 - 5. Dans les lignes aériennes, (la vitesse de propagation des ondes progressives) est comprise entre 291 - 294 km/ms, et est généralement choisie à 292 km/ms ; pour les câbles en polyéthylène réticulé, elle est d'environ 170 m/μs.

Réflexion et transmission

Les ondes progressives génèrent une réflexion et une transmission aux discontinuités d'impédance.

  • Coefficients de réflexion pour les circuits ouverts et courts-circuités : Les coefficients de réflexion de la tension et du courant sont opposés.

    • Pour un circuit ouvert : le coefficient de réflexion de la tension est 1, et celui du courant est -1.

    • Pour un court-circuit : le coefficient de réflexion de la tension est -1, et celui du courant est 1.

  • Coefficients de transmission : Les coefficients de transmission de la tension et du courant sont les mêmes.

Influence des pertes de ligne

Lorsque la surtension sur un conducteur dépasse sa tension d'apparition de corona, un phénomène de corona avec des effets dissipatifs d'énergie se produit, entraînant une réduction de l'amplitude de l'onde et une distorsion de la forme d'onde.

La résistance de la ligne provoque une diminution de l'amplitude des ondes progressives et une ralentissement de leur vitesse de montée lors de la transmission.

Les composantes d'ondes progressives de différentes fréquences ont des coefficients d'atténuation et des vitesses de propagation différentes :

  • Les composantes de basse fréquence ont des vitesses plus lentes et des atténuations plus faibles ;

  • Les composantes de haute fréquence ont des vitesses plus rapides et des atténuations plus importantes.

La vitesse augmente avec la fréquence et se stabilise lorsque la fréquence dépasse 1kHz. La vitesse de propagation des ondes progressives sur les lignes électriques se stabilise essentiellement lorsque la fréquence du signal est supérieure à 1kHz.

Localisation de défaut par ondes progressives

Les principaux principes de localisation de défaut par ondes progressives utilisés sont : la télémétrie unilatérale (Type A) et la télémétrie bilatérale (Type D).

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