Qu'est-ce que la protection des lignes ou des alimentations ?

Qu'est-ce que la protection des lignes ou des alimentations ?

Définition de la protection des lignes de transport d'électricité

La protection des lignes de transport d'électricité est un ensemble de stratégies utilisées pour détecter et isoler les défauts sur les lignes électriques, assurant la stabilité du système et réduisant les dommages.

Protection par surintensité à gradation temporelle

Cela peut également être appelé simplement la protection par surintensité des lignes de transport d'électricité. Discutons maintenant des différents schémas de protection par surintensité à gradation temporelle.

Protection de l'alimentation radiale

Dans une alimentation radiale, le courant électrique ne circule que dans un sens, c'est-à-dire du source au charge. Ce type d'alimentation peut être facilement protégé en utilisant soit des relais à temps défini, soit des relais à temps inverse.

Protection de ligne par relais à temps défini

Ce schéma de protection est très simple. Ici, la ligne totale est divisée en différentes sections, et chaque section est équipée d'un relais à temps défini. Le relais le plus proche de l'extrémité de la ligne a le réglage de temps minimal, tandis que le réglage de temps des autres relais est augmenté successivement vers la source.

Par exemple, supposons qu'il y ait une source au point A, comme illustré dans la figure ci-dessous

Au point D, le disjoncteur CB-3 est installé avec un temps de fonctionnement du relais défini à 0,5 seconde. Successivement, au point C, un autre disjoncteur CB-2 est installé avec un temps de fonctionnement du relais défini à 1 seconde. Le prochain disjoncteur CB-1 est installé au point B, qui est le plus proche du point A. Au point B, le relais est réglé pour un temps de fonctionnement de 1,5 seconde.

Maintenant, supposons qu'un défaut se produise au point F. En raison de ce défaut, le courant de défaut circule à travers tous les transformateurs de courant (TC) connectés dans la ligne. Mais comme le temps de fonctionnement du relais au point D est le plus court, le CB-3 associé à ce relais déclenchera en premier pour isoler la zone défectueuse du reste de la ligne.

En cas de défaillance du CB-3 pour une raison quelconque, le relais suivant avec un temps de fonctionnement plus long interviendra pour initier le déclenchement du disjoncteur associé. Dans ce cas, le CB-2 déclenchera. Si le CB-2 ne déclenche pas non plus, alors le prochain disjoncteur, c'est-à-dire le CB-1, déclenchera pour isoler une grande partie de la ligne.

Avantages de la protection de ligne à temps défini

L'avantage principal de ce schéma est sa simplicité. Le deuxième avantage majeur est que, en cas de défaut, seul le disjoncteur le plus proche de la source à partir du point de défaut fonctionnera pour isoler la position spécifique de la ligne.

Inconvénient de la protection de ligne à temps défini

Avec de nombreuses sections dans une ligne, le relais proche de la source a un délai plus long, ce qui signifie que les défauts proches de la source prennent plus de temps à isoler, potentiellement causant des dommages graves.

Protection de ligne par surintensité par relais inverse

Le désavantage que nous avons discuté précédemment dans la protection par surintensité à temps défini des lignes de transport d'électricité peut être facilement surmonté en utilisant des relais inverses. Dans les relais inverses, le temps de fonctionnement est inversement proportionnel au courant de défaut.

Dans la figure ci-dessus, le réglage global du temps de fonctionnement du relais au point D est minimal et ce réglage de temps est successivement augmenté pour les relais associés aux points vers le point A.

En cas de défaut au point F, le CB-3 au point D sera évidemment déclenché. En cas de défaillance du CB-3, le CB-2 sera activé car le réglage global du temps est plus élevé pour ce relais au point C.

Même si le relais le plus proche de la source a le réglage le plus long, il déclenchera plus rapidement en cas de défaut majeur près de la source, car son temps de fonctionnement est inversement proportionnel au courant de défaut.

Protection par surintensité des alimentations parallèles

Pour maintenir la stabilité du système, il est nécessaire d'alimenter une charge à partir de la source par deux ou plusieurs alimentations en parallèle. Si un défaut se produit dans l'une des alimentations, seule cette alimentation défectueuse doit être isolée du système afin de maintenir la continuité de l'alimentation de la source à la charge. Cette exigence rend la protection des alimentations parallèles un peu plus complexe que la protection par surintensité simple non directionnelle de la ligne, comme dans le cas des alimentations radiales. La protection des alimentations parallèles nécessite l'utilisation de relais directionnels et la gradation du réglage de temps des relais pour un déclenchement sélectif.

Il y a deux alimentations connectées en parallèle de la source à la charge. Les deux alimentations ont un relais de surintensité non directionnel au niveau de la source. Ces relais doivent être des relais à temps inverse. De plus, les deux alimentations ont un relais directionnel ou un relais de puissance inverse à leur extrémité de charge. Les relais de puissance inverse utilisés ici doivent être de type instantané. Cela signifie que ces relais doivent s'activer dès que le flux de puissance dans l'alimentation est inversé. Le sens normal du flux de puissance est de la source à la charge.

Maintenant, supposons qu'un défaut se produise au point F, disons que le courant de défaut est If.

Ce défaut aura deux chemins parallèles à partir de la source, l'un uniquement via le disjoncteur A et l'autre via le disjoncteur B, l'alimentation 2, le disjoncteur Q, le bus de charge et le disjoncteur P. Ceci est clairement montré dans la figure ci-dessous, où IA et IB sont les courants de défaut partagés par l'alimentation 1 et l'alimentation 2 respectivement.

Selon la loi de Kirchhoff, IA + IB = If.

IA circule à travers le disjoncteur A, IB circule à travers le disjoncteur P. Comme le sens du flux du disjoncteur P est inversé, il se déclenchera instantanément. Mais le disjoncteur Q ne se déclenchera pas car le flux de courant (puissance) dans ce disjoncteur n'est pas inversé. Dès que le disjoncteur P est déclenché, le courant de défaut IB cesse de circuler dans l'alimentation, et donc il n'y a plus de question de fonctionnement supplémentaire du relais de surintensité à temps inverse. IA continue de circuler même après le déclenchement du disjoncteur P. Ensuite, en raison de la surintensité IA, le disjoncteur A se déclenchera. Ainsi, l'alimentation défectueuse est isolée du système.

Protection différentielle par fil pilote

Ceci est simplement un schéma de protection différentielle appliqué aux alimentations. Plusieurs schémas différentiels sont appliqués pour la protection des lignes, mais le système de balance de tension Merz Price et le schéma Translay sont les plus couramment utilisés.

Système de balance de tension Merz Price

Le principe de fonctionnement du système de balance de tension Merz Price est assez simple. Dans ce schéma de protection de ligne, un TC identique est connecté à chacune des deux extrémités de la ligne. La polarité des TC est la même. Les secondaires de ces transformateurs de courant et les bobines de fonctionnement de deux relais instantanés forment une boucle fermée, comme illustré dans la figure ci-dessous. Dans la boucle, un fil pilote est utilisé pour connecter les secondaires des TC et les bobines des relais, comme indiqué.

Maintenant, d'après la figure, il est clair que lorsque le système est dans des conditions normales, il n'y aura aucun courant circulant dans la boucle, car le courant secondaire d'un TC annulera le courant secondaire de l'autre TC.

Maintenant, si un défaut se produit dans la portion de la ligne entre ces deux TC, le courant secondaire d'un TC ne sera plus égal et opposé au courant secondaire de l'autre TC. Il y aura donc un courant de circulation résultant dans la boucle.

En raison de ce courant de circulation, les bobines des deux relais fermeront le circuit de déclenchement du disjoncteur associé. Ainsi, la ligne défectueuse sera isolée des deux extrémités.