1.1.1 Cas de la mise sous tension d`un transformateur (phénomène

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Extrait de l’ouvrage « LA PRATIQUE DES REGIMES DE NEUTRE »
1.1.1 Cas de la mise sous tension d’un transformateur (phénomène dit
de BALARUC)
Le 13 Octobre1986, au poste 90/20kV du Buquet, la mise sous tension du transformateur Tr 411 a
provoqué l’excitation du détecteur de terre résistance du transformateur Tr 412 en service et le
déclenchement d’un départ 20 kV en RSE.
Les caractéristiques des matériels mis en cause sont les suivantes:
Puissance de court-circuit au moment des essais
270 MVA en 90 kV mesuré par la méthode de
l’injection 175 Hz.
Transformateurs Tr 411 et 412 90/20kV
Sn = 36 MVA
Yyn 0
Neutre HTB au poste de Buquet
isolé
Neutre HTA au poste de Buquet
mis à la terre par RPN 40
Détecteur de terre résistante
Réglés à 1 A
associé à un automate de recherche de terre
Le 6 Novembre 1987, les essais à l’aide d’un perturbographe et un analyseur d’harmoniques ont
montré que la mise sous tension d’un transformateur créait un courant dans le neutre HTA du
transformateur en service accompagné d’un bruit intense de saturation.
Description du phénomène
Ce graphique représente la variation du
courant de neutre du transformateur
412 lors de la mise sous tension du
transformateur 411.
La montée à la valeur max est très
rapide, la descente jusqu’à la valeur de
1 A peut atteindre plusieurs dizaines de
secondes.
25
20
15
Intensité
Le spectre du courant transitant par le
neutre du Tr 412 montre une forte
composante harmonique et confirme la
saturation du circuit magnétique.
Malgré le filtrage aux harmoniques le
détecteur peut rester exciter durant une
dizaine de secondes.
La composante 50 Hz n’est que de
quelques Ampères.
10
5
0
h1
h2
h3
h4
h5
h6
h7
harmoniques
h8
h9
h10
h11
h12
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Explication du phénomène
A la mise sous tension du Tr 411 de, le courant magnétisant présente un transitoire dont l’amplitude
atteint plusieurs fois le courant nominal primaire du transformateur. Cet appel de courant provoque
des creux de tension apériodiques et déséquilibrées qui se propagent à l’ensemble des transformateurs
raccordés au nœud électrique. Ces perturbations peuvent affecter l’ensemble des postes sources
raccordés à la boucle HTB et provoquer une dissymétrie magnétique dans les transformateurs d’autant
plus importante que la puissance de court-circuit du réseau HTB est faible.
Le schéma équivalent est le suivant
Le générateur de courant homopolaire est
créé par le déséquilibre de flux engendré
dans les colonnes.
L’excitation du système étant transitoire,
la durée de vie de ce générateur dépendra
de la constante de temps du circuit
constitué des impédances homopolaires en
présence.
Cette durée dépendra donc de la réactance homopolaire du transformateur et du capacitif du réseau
HTA.
L’amplitude du courant homopolaire dépend quant à lui de l’excitation, donc des creux de tension
qui sont d’autant plus fort que la puissance de court-circuit est faible.
Le neutre HTB du transformateur étant isolé, le courant homopolaire ne peut transiter par le réseau
90kV1.
Ces anomalies ont été observées pour la première fois avec l’apparition des transformateurs de
36MVA. Les phénomènes étaient d’autant plus violents que la puissance de court-circuit était faible.
Les perturbations dépendent donc essentiellement de la puissance du transformateur, de la
performance des tôles constituant le circuit magnétique, et surtout de la puissance de court-circuit sur
les barres HTB du poste.
On a rencontré des cas où la mise sous tension de transformateurs de 20 MVA perturbait les postes
raccordés à une boucle HTB présentant une puissance de court-circuit inférieure à 200 MVA.
Les solutions
Il est difficile et coûteux d’agir sur les paramètres précédemment évoqués.
Augmenter la puissance de court-circuit en HTB revient en effet à créer des points d’injection à partir
des réseaux 400 kV et 225 kV et intervenir sur la topologie des réseaux 90 kV ou 63 kV avec les
difficultés d’implantation et d’environnement que l’on connaît.
La réduction de la puissance des transformateurs n’est pas non plus une solution réaliste. Il faut noter
que l’apparition de ce phénomène a influencé EDF dans le choix du palier technique des
transformateurs devant équiper les réseaux ruraux2.
Les différents essais qui ont été réalisés ont montrés que la solution la plus pratique et la plus
économique3 résidait dans la création d’un point neutre HTA artificiel par un générateur homopolaire.
L’exploitation à neutre isolé du transformateur empêche en effet la circulation du courant magnétisant
homopolaire à l’extérieur de celui-ci .Cette disposition ne supprime pas pour autant la saturation du
circuit magnétique, le spectre des tensions comporte un taux d’harmonique important mais la valeur
du courant de neutre devient négligeable.
1
2
3
On se reportera au livret concernant la modélisation du transformateur en régime déséquilibré.
EDF GDF SERVICES utilise par exemple des transformateurs de 20 MVA pour équiper les postes sources
ruraux.
Environ 8000 €, d’installation comprise.
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Extrait de l’ouvrage « LA PRATIQUE DES REGIMES DE NEUTRE »
Le générateur homopolaire 4 est constitué d’une
bobine triphasée couplée en zigzag. Il est associé
avec la Résistance d’origine5
L’intégration d’un tel matériel implique la
modification du plan de protection6.
4
Ce dispositif est étudié dans le livret concernant les matériels de mise à la terre des neutres.
Un plan de protection utilisant des relais à « Max de Ir » doit être associé avec une impédance de neutre
résistive.
6
On se reportera aux chapitres précédents.
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