Protection de la banque de condensateurs

Définition de la protection des banques de condensateurs

La protection des banques de condensateurs consiste à prévenir les pannes internes et externes pour maintenir la fonctionnalité et la sécurité.

Fusibles d'éléments

Les fabricants incluent généralement des fusibles intégrés dans chaque élément de condensateur. En cas de panne d'un élément, il est automatiquement déconnecté du reste de l'unité. L'unité peut encore fonctionner, mais avec une puissance réduite. Pour les petites banques de condensateurs, seules ces solutions de protection intégrées sont utilisées pour éviter le coût d'équipements de protection supplémentaires.

Fusible d'unité

La protection par fusible d'unité limite la durée de l'arc dans les unités de condensateur défectueuses. Cela réduit le risque de dommages mécaniques majeurs et de production de gaz, protégeant ainsi les unités voisines. Si chaque unité d'une banque de condensateurs a son propre fusible, la banque peut continuer à fonctionner sans interruption même si une unité tombe en panne, jusqu'à ce que l'unité défectueuse soit retirée et remplacée.

Un autre avantage majeur de fournir une protection par fusible à chaque unité de la banque est qu'il indique l'emplacement exact de l'unité défectueuse. Mais lors de la sélection de la taille du fusible à cet effet, il faut prendre en compte que l'élément de fusible doit résister au surcharge due aux harmoniques dans le système. Ainsi, la valeur nominale de l'élément de fusible pour cette utilisation est prise à 65% au-dessus du courant nominal. Chaque fois qu'une unité individuelle de la banque de condensateurs est protégée par un fusible, il est nécessaire de fournir une résistance de décharge dans chacune des unités.

Protection de la banque

Bien que chaque unité de condensateur ait généralement une protection par fusible, si une unité tombe en panne et que son fusible saute, la tension sur les autres unités dans la même rangée en série augmente. Chaque unité de condensateur est conçue pour supporter jusqu'à 110% de sa tension nominale. Si une autre unité dans la même rangée tombe en panne, la tension sur les unités saines restantes augmente et peut dépasser leur limite de tension maximale.

Il est donc toujours souhaitable de remplacer l'unité de condensateur endommagée de la banque dès que possible pour éviter un stress de tension excessif sur les autres unités saines. Il doit donc y avoir un dispositif d'indication pour identifier l'unité défectueuse exacte. Dès qu'une unité défectueuse est identifiée dans une banque, celle-ci doit être retirée du service pour remplacer l'unité défectueuse. Il existe plusieurs méthodes de détection de la tension déséquilibrée causée par la panne d'une unité de condensateur.

Le schéma ci-dessous montre l'arrangement le plus courant de la protection des banques de condensateurs. Ici, la banque de condensateurs est connectée en étoile. Le primaire d'un transformateur de tension est connecté entre chaque phase. Les secondaires de tous les trois transformateurs de tension sont connectés en série pour former un delta ouvert et un relais sensible à la tension est connecté à travers ce delta ouvert. 

Dans des conditions parfaitement équilibrées, aucune tension ne doit apparaître à travers le relais sensible à la tension car la somme des tensions triphasées équilibrées est nulle. Mais en cas de déséquilibre de tension dû à la panne d'une unité de condensateur, la tension résultante apparaîtra à travers le relais et celui-ci sera actionné pour fournir un signal d'alarme et de déclenchement.

Le relais sensible à la tension peut être ajusté de telle sorte qu'à un certain déséquilibre de tension, seuls les contacts d'alarme se ferment. À un niveau de tension plus élevé, les contacts de déclenchement et d'alarme se ferment. Le transformateur de tension connecté entre les condensateurs de chaque phase aide également à décharger la banque après son arrêt.

Dans un autre schéma, les condensateurs de chaque phase sont divisés en deux parties égales connectées en série. Une bobine de décharge est connectée à travers chaque partie comme montré dans le schéma. Entre le secondaire de la bobine de décharge et le relais sensible à la tension qui détecte le déséquilibre, un transformateur auxiliaire est connecté qui sert à réguler la différence de tension entre les tensions secondaires de la bobine de décharge dans des conditions normales.

Ici, la banque de condensateurs est connectée en étoile et le point neutre est connecté à la terre via un transformateur de tension. Un relais sensible à la tension est connecté à travers le secondaire du transformateur de tension. Dès qu'il y a un déséquilibre entre les phases, la tension résultante apparaîtra à travers le transformateur de tension et le relais sensible à la tension sera actionné au-delà d'une valeur prédéfinie.