Protection différentielle d'un transformateur

Protection différentielle d'un transformateur

Les transformateurs sont parmi les composants clés des systèmes de puissance. En tant que dispositifs statiques, entièrement fermés et généralement immergés dans l'huile, les pannes sur ces équipements sont relativement rares. Cependant, même une panne rare peut avoir des conséquences graves pour un transformateur de puissance. Ainsi, la protection des transformateurs de puissance contre les pannes potentielles est d'une importance capitale.

Les pannes sur les transformateurs sont principalement classées en deux types : les pannes externes et les pannes internes. Les pannes externes sont rapidement éliminées par le système de relais à l'extérieur du transformateur pour empêcher tout dommage au transformateur causé par ces pannes. Pour les pannes internes de ce type de transformateur, un système de protection différentielle est utilisé.

Les schémas de protection différentielle sont principalement utilisés pour se protéger contre les pannes phase-à-phase et phase-à-terre. La protection différentielle pour les transformateurs de puissance est basée sur le principe du courant circulant de Merz-Price. Cette protection est généralement appliquée aux transformateurs dont la puissance dépasse 2 MVA.

Connexion pour la protection différentielle du transformateur

Les transformateurs de puissance sont connectés en étoile d'un côté et en triangle de l'autre. Les transformateurs de courant (TC) du côté connecté en étoile sont connectés en triangle, tandis que ceux du côté connecté en triangle sont connectés en étoile. Les neutres de la connexion en étoile des transformateurs de courant et de la connexion en étoile du transformateur de puissance sont mis à la terre.

Une bobine de retenue est connectée entre les enroulements secondaires des transformateurs de courant. Cette bobine de retenue régule la sensibilité du système. La bobine opérative est positionnée entre le point de prélèvement de la bobine de retenue et le point étoile des enroulements secondaires des transformateurs de courant.

Fonctionnement du système de protection différentielle

Dans des conditions normales, la bobine opérative ne transporte pas de courant car les courants des deux côtés du transformateur de puissance sont en équilibre. Cependant, lorsque une panne interne se produit dans les enroulements du transformateur de puissance, cet équilibre est rompu. Par conséquent, les bobines opératives du relais différentiel transportent un courant qui correspond à la différence de courant entre les deux côtés du transformateur. En conséquence, le relais déclenche les disjoncteurs principaux des deux côtés du transformateur de puissance.

Problèmes du système de protection différentielle

Lorsqu'un transformateur est alimenté, un courant transitoire d'excitation traverse celui-ci. Ce courant peut atteindre 10 fois le courant nominal et décroît avec le temps. Ce courant d'excitation circule dans l'enroulement primaire du transformateur de puissance, provoquant une discordance dans la sortie des transformateurs de courant. Ceci, à son tour, peut causer un fonctionnement incorrect de la protection différentielle du transformateur.

Pour résoudre ce problème, une fusible de coupure est placée en travers de la bobine du relais. Ces fusibles sont du type à temporisation inverse et ne s'activent pas pendant la brève durée de la surintensité transitoire. Lorsqu'une panne se produit, les fusibles fondent, permettant au courant de panne de traverser les bobines du relais et d'activer le système de protection. Ce problème peut également être atténué en utilisant un relais avec une caractéristique inverse et un minimum défini plutôt qu'un relais du type instantané.