Calcul de défaut électrique

Définition du calcul des défauts électriques

Le calcul des défauts électriques consiste à déterminer les courants et tensions de défaut maximum et minimum à différents points d'un système de puissance pour concevoir des systèmes de protection.

Impédance de séquence positive

L'impédance de séquence positive est la résistance rencontrée par le courant de séquence positive, essentielle pour le calcul des défauts triphasés.

Impédance de séquence négative

L'impédance de séquence négative est la résistance rencontrée par le courant de séquence négative, importante pour comprendre les conditions de défaut asymétriques.

Impédance de séquence zéro

L'impédance offerte par le système au flux du courant de séquence zéro est appelée impédance de séquence zéro.Dans le calcul précédent des défauts, Z1, Z2 et Z0 sont respectivement l'impédance de séquence positive, négative et zéro. L'impédance de séquence varie en fonction du type de composants du système de puissance considérés :

• Pour les composants statiques et équilibrés du système de puissance comme les transformateurs et les lignes, l'impédance de séquence offerte par le système est la même pour les courants de séquence positive et négative. En d'autres termes, l'impédance de séquence positive et négative est la même pour les transformateurs et les lignes de puissance.Cependant, dans le cas des machines tournantes, l'impédance de séquence positive et négative est différente.

• L'attribution des valeurs d'impédance de séquence zéro est plus complexe. Cela est dû au fait que les trois courants de séquence zéro en tout point d'un système de puissance électrique, étant en phase, ne s'annulent pas mais doivent retourner par le neutre et/ou la terre. Dans les transformateurs triphasés et les machines, les flux dus aux composants de séquence zéro ne s'annulent pas dans le yoke ou le système de champ. L'impédance varie largement en fonction de l'agencement physique des circuits magnétiques et des enroulements.

• La réactance des lignes de transmission pour les courants de séquence zéro peut être environ 3 à 5 fois celle des courants de séquence positive, la valeur plus faible étant pour les lignes sans fils de terre. Cela est dû à l'espacement entre le conducteur aller et retour (c'est-à-dire le neutre et/ou la terre) qui est beaucoup plus grand que pour les courants de séquence positive et négative qui se compensent au sein des groupes de conducteurs triphasés.

• La réactance de séquence zéro d'une machine est composée de la réactance de fuite et de l'enroulement, ainsi qu'une petite composante due à l'équilibre des enroulements (dépend de la trame de l'enroulement).La réactance de séquence zéro des transformateurs dépend à la fois des connexions des enroulements et de la construction du noyau.

Analyse des composantes symétriques

Le calcul des défauts ci-dessus est effectué sous l'hypothèse d'un système triphasé équilibré. Le calcul est effectué pour une seule phase car les conditions de courant et de tension sont identiques dans les trois phases.

Lorsque des défauts réels se produisent dans un système de puissance électrique, tels qu'un défaut phase-terre, un défaut phase-phase ou un double défaut phase-terre, le système devient déséquilibré, c'est-à-dire que les conditions de tension et de courant dans toutes les phases ne sont plus symétriques. Ces défauts sont résolus par l'analyse des composantes symétriques.

Généralement, un diagramme vectoriel triphasé peut être remplacé par trois ensembles de vecteurs équilibrés. Un a une rotation de phase opposée ou négative, le second a une rotation de phase positive et le dernier est co-phasal. Cela signifie que ces ensembles de vecteurs sont décrits comme des séquences négatives, positives et zéro, respectivement.

Où toutes les quantités sont rapportées à la phase de référence r. De même, un ensemble d'équations peut être écrit pour les courants de séquence également. À partir des équations de tension et de courant, on peut facilement déterminer l'impédance de séquence du système.