Protection de barres d'alimentation | Schéma de protection différentielle de barres d'alimentation

Dans les premiers jours, seules les relais de surintensité conventionnels étaient utilisés pour la protection de la barre de jonction. Cependant, il est souhaitable qu'une panne sur n'importe quel alimentateur ou transformateur connecté à la barre de jonction ne perturbe pas le système de la barre de jonction. En vue de cela, le réglage temporel des relais de protection de la barre de jonction a été allongé. Ainsi, lorsqu'une panne se produit sur la barre de jonction elle-même, il faut beaucoup de temps pour isoler la barre de la source, ce qui peut causer d'importants dommages au système de la barre.
De nos jours, les relais de protection par distance de deuxième zone sur les alimentateurs entrants, avec un temps de fonctionnement de 0,3 à 0,5 secondes, ont été appliqués pour la protection de la barre de jonction.
Cependant, ce schéma présente également un inconvénient majeur. Ce schéma de protection ne permet pas de discriminer la section défectueuse de la barre de jonction.
Aujourd'hui, les systèmes électriques gèrent une quantité énorme de puissance. Par conséquent, toute interruption du système de la barre de jonction cause de grandes pertes pour l'entreprise. Il devient donc essentiel d'isoler uniquement la section défectueuse de la barre de jonction en cas de panne.

Un autre inconvénient du schéma de protection par distance de deuxième zone est que, parfois, le temps de coupure n'est pas assez court pour assurer la stabilité du système.
Pour surmonter ces difficultés, le schéma de protection différentielle de la barre de jonction, avec un temps de fonctionnement inférieur à 0,1 seconde, est couramment appliqué à de nombreux systèmes de barre SHT.

Protection différentielle de la barre de jonction

Protection différentielle de courant

Le schéma de protection de la barre de jonction, implique la loi des courants de Kirchhoff, qui stipule que le courant total entrant dans un nœud électrique est exactement égal au courant total sortant du nœud.
Ainsi, le courant total entrant dans une section de la barre est égal au courant total sortant de cette section de la barre.

Le principe de la protection différentielle de la barre de jonction est très simple. Ici, les secondaires des TC sont connectés en parallèle. Cela signifie que les bornes S1 de tous les TC sont connectées ensemble et forment un fil de bus. De même, les bornes S2 de tous les TC sont connectées ensemble pour former un autre fil de bus.
Un relais de déclenchement est connecté entre ces deux fils de bus.

Dans le schéma ci-dessus, nous supposons qu'en condition normale, les alimentations A, B, C, D, E et F transportent les courants IA, IB, IC, ID, IE et IF.
Selon la loi des courants de Kirchhoff,

Essentiellement, tous les TC utilisés pour la protection différentielle de la barre de jonction ont le même rapport de courant. Par conséquent, la somme de tous les courants secondaires doit également être égale à zéro.

Maintenant, disons que le courant à travers le relais connecté en parallèle avec tous les secondaires des TC est iR, et iA, iB, iC, iD, iE et iF sont les courants secondaires.
Maintenant, appliquons la KCL au nœud X. Selon la KCL au nœud X,

Il est donc clair qu'en condition normale, aucun courant ne circule à travers le relais de protection de la barre de jonction. Ce relais est généralement désigné sous le nom de relais 87. Maintenant, disons qu'une panne se produit sur l'un des alimentateurs, en dehors de la zone protégée. Dans ce cas, le courant de panne passera à travers le primaire du TC de cet alimentateur. Ce courant de panne est contribué par tous les autres alimentateurs connectés à la barre. Ainsi, la partie contributive du courant de panne circule à travers le TC correspondant de l'alimentateur respectif. Par conséquent, en cas de panne, si nous appliquons la KCL au nœud K, nous obtiendrons toujours, iR = 0.

Cela signifie qu'en cas de panne externe, aucun courant ne circule à travers le relais 87. Considérons maintenant une situation où une panne se produit sur la barre elle-même.
Dans cette condition, le courant de panne est également contribué par tous les alimentateurs connectés à la barre. Par conséquent, dans cette condition, la somme de tous les courants de panne contributifs est égale au courant de panne total.
Maintenant, sur le chemin de la panne, il n'y a pas de TC. (en cas de panne externe, le courant de panne et le courant contributif à la panne par différents alimentateurs passent par un TC dans leur chemin de circulation).

La somme de tous les courants secondaires n'est plus nulle. Elle est égale à l'équivalent secondaire du courant de panne.
Maintenant, si nous appliquons la KCL aux nœuds, nous obtiendrons une valeur non nulle de iR.
Dans cette condition, le courant commence à circuler à travers le relais 87 et il fait tripper le disjoncteur correspondant à tous les alimentateurs connectés à cette section de la barre de jonction.
Comme tous les alimentateurs entrants et sortants, connectés à cette section de la barre, sont trippés, la barre devient morte.
Ce schéma de protection différentielle de la barre de jonction est également appelé protection différentielle de courant de la barre de jonction.

Protection différentielle de la barre de jonction sectionnée

Lors de l'explication du principe de fonctionnement de la protection différentielle de courant de la barre de jonction, nous avons montré une barre de jonction non sectionnée simple. Mais dans les systèmes de tension moyenne, la barre de jonction est sectionnée en plusieurs sections pour augmenter la stabilité du système. Cela est fait car une panne dans une section de la barre ne doit pas perturber les autres sections du système. Ainsi, en cas de panne de la barre, la barre entière serait interrompue.
Tracions et discutons de la protection d'une barre de jonction avec deux sections.

Ici, la section A de la barre ou la zone A est délimitée par les TC1, TC2 et TC3, où TC1 et TC2 sont les TC des alimentateurs et TC3 est le TC de la barre.
De même, la section B de la barre ou la zone B est délimitée par les TC4, TC5 et TC6, où TC4 est le TC de la barre, TC5 et TC6 sont les TC des alimentateurs.
Par conséquent, les zones A et B se chevauchent pour s'assurer qu'il n'y ait aucune zone laissée en dehors de ce schéma de protection de la barre de jonction.
Les bornes ASI des TC1, 2 et 3 sont connectées ensemble pour former le bus secondaire ASI ;
Les bornes BSI des TC4, 5 et 6 sont connectées ensemble pour former le bus secondaire BSI.
Les bornes S2 de tous les TC sont connectées ensemble pour former un bus commun S2.
Maintenant, le relais de protection de la barre de jonction 87A pour la zone A est connecté entre le bus ASI et S2.
Le relais 87B pour la zone B est connecté entre le bus BSI et S2.
Ce schéma de protection différentielle de la barre de jonction sectionnée fonctionne de manière similaire à la protection différentielle de courant simple de la barre de jonction.
C'est-à-dire, en cas de panne dans la zone A, seuls les CB1, CB2 et le disjoncteur de la barre CB seront trippés.
En cas de panne dans la zone B, seuls les CB