Protection des alimentations
Protection des alimentations
Définition
La protection des alimentations consiste à protéger les lignes d'alimentation contre les défauts pour assurer l'approvisionnement continu en électricité du réseau. Les alimentations transmettent l'énergie électrique des postes de transformation au point de charge. Étant donné leur rôle crucial dans le réseau de distribution d'électricité, la protection des alimentations contre divers types de défauts est d'une importance primordiale. Les exigences principales pour la protection des alimentations sont les suivantes :
Déclenchement sélectif : En cas de court-circuit, seul le disjoncteur le plus proche du défaut doit s'ouvrir, tandis que tous les autres disjoncteurs restent fermés. Cela minimise l'impact sur l'approvisionnement en électricité et réduit la portée des coupures.
Protection de secours : Si le disjoncteur le plus proche du défaut ne s'ouvre pas, les disjoncteurs adjacents doivent agir comme protection de secours pour isoler la section défectueuse. Cette redondance garantit la fiabilité du système global.
Réponse optimale des relais : Le temps de fonctionnement des relais de protection doit être minimisé pour maintenir la stabilité du système tout en évitant le déclenchement inutile des circuits sains. Cet équilibre est essentiel pour une gestion efficace des défauts.
Protection à gradation temporelle
La protection à gradation temporelle est un schéma qui implique de régler les temps de fonctionnement des relais de manière séquentielle. Cette approche assure que, en cas de défaut, la plus petite partie possible du système électrique est isolée, minimisant ainsi la perturbation de l'approvisionnement en électricité global. Les applications pratiques de la protection à gradation temporelle sont décrites ci-dessous.
Protection des alimentations radiales
Un système radial est caractérisé par un flux d'énergie unidirectionnel, allant de la source de génération ou d'alimentation vers le point de charge. Cependant, ce système présente un inconvénient majeur : en cas de défaut, il est difficile de maintenir la continuité de l'approvisionnement en électricité au point de charge.
Dans un système radial où plusieurs alimentations sont connectées en série, tel qu'illustré dans la figure, l'objectif est d'isoler la plus petite section possible du système lorsqu'un défaut se produit. La protection à gradation temporelle permet efficacement d'atteindre cet objectif. Le système de protection contre les surintensités est configuré de telle sorte que plus un relais est éloigné de la centrale de production, plus son temps de fonctionnement est court. Ce mécanisme hiérarchique de réglage temporel assure que les défauts sont éliminés aussi près que possible de la source du problème, réduisant ainsi l'impact sur le reste du système.
Lorsqu'un défaut se produit sur SS4, le relais OC5 doit être le premier à fonctionner, plutôt que tout autre relais. Cela signifie que le temps de fonctionnement du relais OC4 doit être plus court que celui du relais OC3, et ainsi de suite. Cela démontre clairement la nécessité d'une bonne gradation temporelle pour ces relais. L'intervalle minimum entre deux disjoncteurs adjacents est déterminé par la somme de leurs propres temps de déclenchement et d'une petite marge de sécurité.
Pour les disjoncteurs couramment utilisés, le temps de discrimination minimum entre les disjoncteurs lors de l'ajustement est d'environ 0,4 seconde. Les temps de réglage pour les relais OC1, OC2, OC3, OC4 et OC5 sont respectivement de 0,2 seconde, 1,5 seconde, 1,5 seconde, 1,0 seconde, 0,5 seconde et instantané. En plus du système de gradation temporelle, il est crucial de minimiser le temps de fonctionnement en cas de défauts graves. Cela peut être réalisé en connectant des fusibles à limitation de temps en parallèle avec les bobines de déclenchement.
Protection des alimentations parallèles
Les connexions d'alimentations parallèles sont principalement utilisées pour assurer un approvisionnement continu en électricité et distribuer la charge. Lorsqu'un défaut se produit sur une alimentation protégée, le dispositif de protection identifiera et isolera l'alimentation défectueuse, permettant aux autres alimentations de prendre immédiatement en charge la charge supplémentaire.
L'une des méthodes de protection les plus simples et les plus efficaces pour les relais dans les systèmes d'alimentations parallèles consiste à utiliser des relais de surcharge à gradation temporelle avec des caractéristiques de temps inverse au point d'envoi, combinés à des relais de puissance inverse ou directionnels instantanés au point de réception, comme illustré dans la figure ci-dessous. Cette configuration permet une détection et une isolation rapides et précises des défauts, améliorant ainsi la fiabilité et la stabilité globales du système d'alimentations parallèles.
Lorsqu'un défaut grave F se produit sur l'une des lignes, le courant s'écoule vers le défaut depuis les points d'envoi et de réception de la ligne. Par conséquent, le sens du flux de puissance à travers le relais au point D s'inverse, provoquant l'ouverture du relais.
Le courant excessif sera alors confiné au point B jusqu'à ce que son relais de surcharge se déclenche et ouvre le disjoncteur. Cette action isole complètement l'alimentation défectueuse, permettant la poursuite de l'approvisionnement en électricité via l'alimentation saine. Cependant, cette méthode n'est efficace que lorsque le défaut est suffisamment grave pour inverser le flux de puissance à D. Par conséquent, la protection différentielle est ajoutée en plus de la protection contre les surcharges aux deux extrémités de la ligne pour améliorer la fiabilité du système de protection.
Protection du système en anneau
Le système en anneau est un réseau d'interconnexion qui relie une série de centrales électriques via plusieurs itinéraires. Dans ce système, le sens du flux de puissance peut être ajusté selon les besoins, en particulier lorsque les interconnexions sont utilisées.
Le schéma de base d'un tel système est illustré dans la figure ci-dessous, où G représente la centrale de production, et A, B, C et D désignent les postes de transformation. À la centrale de production, le flux de puissance est unidirectionnel, donc des relais de surcharge à retardement ne sont pas nécessaires. Des relais de surcharge à gradation temporelle sont installés aux extrémités des postes de transformation. Ces relais ne se déclencheront que lorsque le courant de surcharge s'écoule loin des postes de transformation qu'ils protègent, assurant ainsi l'isolement sélectif des défauts et la stabilité du système en anneau.
En parcourant l'anneau dans le sens GABCD, les relais du côté opposé de chaque poste sont configurés avec des retards progressivement décroissants. À la centrale de production, le retard est fixé à 2 secondes ; aux postes A, B et C, les paramètres sont respectivement de 1,5 seconde, 1,0 seconde et 0,5 seconde, tandis que le relais au point suivant pertinent fonctionne instantanément. De même, en parcourant l'anneau dans le sens inverse, les relais des côtés sortants sont réglés selon un motif de retard correspondant.
En cas de défaut au point F, le courant s'écoule vers le défaut via deux chemins distincts : ABF et DCF. Les relais déclenchés sont ceux situés entre le poste B et le point de défaut F, ainsi qu'entre le poste C et le point de défaut F. Cette configuration assure qu'un défaut sur une section donnée du système en anneau ne provoque le déclenchement que des relais pertinents sur cette section spécifique. Par conséquent, les sections non affectées du système peuvent continuer à fonctionner sans interruption, maintenant l'intégrité et la fiabilité du réseau de distribution d'électricité global.
