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Protection et surveillance des réseaux de transport d'énergie électrique - Volume 1
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QUATRIEME PARTIE
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PROTECTIONS CONTRE LES SITUATIONS ANORMALES DE RESEAU
ET AUTOMATES
1 - Protection de surcharge
2 - Protection contre les ruptures de synchronisme
3 - Protection de délestage
4 - Automate contre les défaillances de disjoncteur
5 - Réenclencheur
6 - Automate à manque de tension
7 - Automate de régulation de tension
8 - Automate de poste

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1 - PROTECTION DE SURCHARGE
Remarque préliminaire: cette protection est destinée à pallier des situations de transit anormal, mais
équilibré. Les mesures se font toujours sur une seule phase.
1 - 1 - PROTECTION DES LIGNES AERIENNES
1-1-1- Exposé du problème
Les lignes à haute tension doivent satisfaire à des conditions relatives à leur insertion dans
l'environnement. Ces conditions sont, en France, regroupées dans un document officiel appelé arrêté technique.
En particulier, les conducteurs ne doivent jamais descendre au-dessous d'une hauteur minimale, au-dessous de
laquelle EDF serait tenu pour responsable des accidents qui pourraient survenir. Par exemple, cette hauteur est de
8,5 m au-dessus d'un terrain agricole, pour une ligne 400 kV.
Or un conducteur parcouru par un courant s'échauffe, donc s'allonge, et son point le plus bas s'abaisse.
Pour une température extérieure donnée, et un vent donné, nous pouvons alors calculer une intensité maximale
au-delà de laquelle, en régime permanent, l'arrêté technique n'est plus respecté. Les formules et abaques
permettant ces calculs peuvent être consultés dans les directives ligne, § L13 et L14.
Les personnes chargées de la conduite du réseau ont donc, parmi leurs préoccupations, celle de ne pas
dépasser cette limite. Pour les aider, et pour assurer, quoiqu'il arrive, la sécurité des tiers, des équipements,
appelés protections de surcharge de ligne, sont installés.
1-1-2- Principe des protections de surcharge ligne
Pour une saison donnée, et pour une région donnée, les données statistiques fournies par l'office
météorologique permettent de fixer une température maximale 1 de l'air ambiant.
Pour une ligne donnée, nous connaissons la température maximale 3 des conducteurs, au-delà de
laquelle l'arrêté technique n'est plus respecté.
Nous fixons une température intermédiaire 2 des conducteurs. Cette température est celle que la ligne
ne doit pas dépasser en régime permanent, l'écart entre 2 et 3 permettant au centre de conduite d'avoir le
temps de réagir en cas de surcharge. A un couple de valeurs 1 et 2 correspond une intensité maximale
admissible en permanence notée IMAP. Le fonctionnement est alors le suivant, pour une ligne 400 kV:
- si le courant sur la ligne dépasse la valeur IMAP, le centre de conduite est prévenu, mais seulement au
bout de 30 secondes. En effet, si un défaut fugitif provoque le déclenchement d'une ligne, le système de
réenclenchement automatique la remet en service au bout de quelques secondes (voir § 5). Pendant le temps où
cette ligne est coupée, la charge se reporte sur les lignes voisines, où l'intensité peut dépasser la valeur IMAP
pendant quelques secondes, puis tout rentre dans l'ordre. Or ce temps est trop faible pour provoquer un
échauffement significatif des conducteurs. Il est alors inutile de déranger le centre de conduite.
- deux autres valeurs sont utilisées, IS1 et IS2. La première est telle que si la température de la ligne en
régime permanent était précédemment 2, elle atteigne 3 au bout de 20 minutes, et la seconde, plus élevée, est
telle que dans les mêmes conditions la ligne atteigne 3 au bout de 10 minutes.

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Le centre de conduite est donc prévenu par deux alarmes:
- la première apparaît si le courant est compris entre IMAP et IS1, et dès lors l'agent chargé de la
conduite du réseau sait qu'il dispose de 20 minutes pour faire cesser la surcharge. Il tente de le faire en agissant
sur le schéma du réseau et les valeurs des consignes de réglage des groupes de production.
- la seconde apparaît si le courant est compris entre IS1 et IS2. Le centre de conduite ne dispose plus
alors que de 10 minutes pour faire cesser la surcharge. Pour cela il coupe l'alimentation d'une partie des
consommateurs en utilisant les protections de délestage (voir § 3).
Si au bout du temps dont il dispose, la surcharge n'a pas cessé, la protection envoie un ordre de
déclenchement au disjoncteur de la ligne.
Si l'intensité est supérieure à IS2, la protection envoie son ordre de déclenchement au bout de une
minute. Le centre de conduite n'a pas le temps d'agir dans ce cas.
Mais tout doit être mis en œuvre pour que cette situation ne se produise jamais. Sinon le déclenchement
de la ligne surchargée provoque l'apparition de surcharges sur les lignes voisines, ce qui, de proche en proche,
peut conduire à l'effondrement général du réseau.
Pour les lignes de tension inférieure, le principe est le même, mais la mise en œuvre est plus simple.
1-1-3-Exemple
Considérons une ligne 400 kV, avec trois conducteurs en faisceau en almélec de section 511 mm², de
construction récente.
Le tableau de réglage est le suivant:
été
Printemps
automne
Hiver
doux
Hiver
froid
35 °
25 °
15 °
5 °
60 °
60 °
60 °
60 °
3
75 °
75 °
75 °
75 °
Imap
2685 A
3405 A
3405 A
3790 A
Is1
3490 A
4090 A
4090 A
4360 A
Is2
4570 A
5110 A
5305 A
5305 A
La protection comporte 12 seuils, qui sont tous télécommandables depuis le centre de conduite.
Remarques:
- la température 3 = 75° est l'hypothèse généralement admise pour la construction des lignes. Mais au
cours de son existence, une ligne peut se détendre par fluages. Le profil en long de la ligne doit donc être vérifié
périodiquement. Si la ligne s'est détendue, il faut, dans un premier temps, baisser les seuils de température, donc
d'intensité, et dans un second temps, retendre la ligne.
- Une ligne neuve se refroidit moins bien qu'une ligne ancienne. En effet, ses conducteurs se comportent
comme des corps brillants qui réfléchissent la lumière mais rayonnent faiblement, alors qu'une ligne ancienne se
rapproche davantage d'un corps noir.

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- la détermination des seuils IMAP, IS1, IS2 doit se faire sur l'élément le plus faible de la liaison. Ce
peut être la ligne, ou un tronçon de cette ligne si elle n'est pas homogène, ou un appareil haute tension,
disjoncteur, sectionneur, réducteur de courant, circuit bouchon.
75°
60°
t=0 t = 10 mn t = 20 mn
Avant l'instant t = 0, la ligne transite un courant égal à IMAP - , il fait 35 ° et la température de la ligne est 60 °.
Si un courant Is1 -  apparaît, la température monte à 75 ° en 20 minutes, puis la ligne est mise hors tension et se
refroidit (courbe jaune).
Si un courant Is2 - apparaît, la température monte à 75 ° en 10 minutes, puis la ligne est mise hors tension et se
refroidit (courbe violette).
Bibliographie [41]