etude et reduction des surtensions lors des manœuvres des

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la
Recherche Scientifique
Université des Sciences et de la Technologie d’Oran
Faculté de Génie Electrique
Département d’Electrotechnique
Ecole
Doctorale
en
Géni
e Electrique
MEMOIRE
En vue de l’obtention du diplôme de
Magister en Electrotechnique
Option
:
Réseaux électriques
Présenté par
:
KHERFANE
Naas
Thème
:
Soutenue publiquement le
………………
devant la commission d’examen composée de
:
Président
:
Mr. Z.AZZOUZ
Professeur
(USTO)
Rapporteur
:
Mr. T.BOUTHIBA
Professeur
(USTO)
Examinateurs
:
Mr. L. KOTNI
M.C.A
(USTO)
Mr.
A.W.BELARBI
M.C.A
(USTO)
ETUDE ET REDUCTION DES SURTENSIONS
LORS DES MANŒUVRES DES BOBINES
DANS LES RESEAUX ELECTRIQUES

Je dédie ce modeste travail à :
mes très chers parents.
mes frères et sœurs.
tous mes amis.

Je tiens à remercier en premier lieu, mon promoteur, monsieur le professeur
BOUTHIBA TAHAR. Je le remercie de m’avoir accueilli et de m’avoir très vite
enco
u
ragé à participer à des échanges scientifiques. Sa grande disponibilité, sa
rigueur sc
ient
i
fique, son enthousiasme, sa patience et ses précieux conseils m’ont
permis de travai
l
ler dans les meilleures conditions.
A Monsieur le Professeur
Mr
AZZOUZ ZINE EDDINE je suis très sensible à
l’honneur que vous me faites en acceptant de participer co
mme président du jury de
cette Thèse. Soyez assuré, monsieur, de mon plus profond respect.
A Monsieur le Professeur Mr KOTNI HAOUARI, je suis très reconnaissant de
votre acceptation d'être membre des jurys et d’examiner ce travail.
Soyez assuré, monsieur,
de mon plus profond respect.
Mes remerciements vont également à monsieur le Professeur Mr BELARBI
AHMED WAHID qui a accepté de faire partie des jurys et d’examiner ce travail.
A Monsieur le coordinateur le professeur CHELLALI BENACHAIBA qui nous
a beauco
up aidé et dirigé et surtout encouragé.
A tous les enseignants de notre école doctorale qui se sont même déplacés pour
des K
i
lomètres ,et pour des jours pour nous assurer la réussite de notre formation .
Je n’oublierai pas la contribution de mes collègu
es de l’école doctorale d'Oran
pour réaliser ce manuscrit, mes amis de m’avoir encouragé et de me soutenir
moralement durant toute la période de sa préparation. Trouveront ici mes sincères
reconnaissances à toutes les personnes du corps administratif du
département du
Génie Electrique.

Résumé
L’utilisation
de
s
réactances de compensation
branchées en parallèle sur les lignes est presque
toujours nécessaire dans les réseaux à très
haute tension. Elles permettent en effet d’éviter
de trop
fortes surélévations de tension le long de
la ligne
, dans le cas où celle
-
ci est à vide ou
faiblement
chargée.
Une bobine shunt à haute tension est relativement fréquemment manœuvrée
Les opérations de manœuvres des bobines de réactance ont comme conséquence
: À la
fermeture, des forts courants asymétriques
avec de longue constante de temps .Pendant l'ouverture,
l'interruption de petits courants inductifs (arrachement de courant) causera des surtensions très sévères
et dangereuses.
Pendant la séquence de coupure trois paramètres essentiels sont pris en comp
te
: l’arc
électrique, le passage par zéro naturel et la tension transitoire de rétablissement aux bornes du
disjoncteur. Des simulations sont alors exécutés pour observer les niveaux des surtensions lors de ses
manœuvres et montrer les différents moyens
qui pourraient être considérés comme solutions.
Mots clés
:
Bobine de réactance shunt, surtension, tension transitoire de rétablissement, TTR
Abstra
c
t
The use of the reactances of compensation connected in parallel on the lines is almost always
necessar
y in the networks to very high voltage. They indeed make it possible to avoid too strong
heightenings of tension along the line, if this one is with vacuum or slightly charged. A reel shunt with
high voltage is relatively frequently operated
.
The operation
s of the reactors have like consequence: With closing, strong asymmetrical
currents with long time
-
constant. During the opening, the interruption of small inductive currents
(chopping current) will cause very severe and dangerous overvo
l
t
a
ges.
During the p
ower
-
down sequence three essential parameters are taken into account: the electric arc,
the passage by zero naturalness and the
transient
recovery overvoltage
at the boundaries of the circuit
breaker. Simulations are then carried out to observe the levels
of overvolt
a
ges during its operations
and to show the various means which could be regarded as solutions.
Keys words:
Shunt reactor, overvoltage, transient recovery overvoltage, TRV
ﺺ
ﺨﻠﻣ
لﺎﻤﻌﺘﺳا نإ
ﺋﺎﺷ و
ﻊ
ﺔﯿﺋﺎﺑﺮﮭﻜﻟا تﺎﻜﺒﺸﻟا ﻲﻓ عﺮﻔﺘﻟا ﻰﻠﻋ ﺔﻟﻮﺻﻮﻤﻟا ﺾﯾﻮﻌﺘﻟا
ﺎﯾروﺮﺿ ﺎﻤﺋاد ﺪﻌﯾ ﺮﺗﻮﺘﻟا ﺔﯿﻟﺎﻌﻟا
.
ﺢﻤﺴﺗ ﻲﮭﻓ
طﻮﻄﺨﻟا لﻮﻃ ﻰﻠﻋ ﺮﺗﻮﺘﻟا طﺮﻓ يدﺎﻔﺘﺑ
‚
ﻞﯿﻤﺤﺘﻟا ﺔﻔﯿﻌﺿ وأ ﺔﺣﻮﺘﻔﻣ ةﺮﯿﺧﻷا هﺪھ ﺖﻧﺎﻛ ادﺎﻣ ﺔﻟﺎﺣ ﻲﻓ
.
ﺋﺎﺷ ﻮﻟا هﺪھ نإ ﺎﻤﻛ
ﻊ
ﻞﻤﻌﺘﺴﺗ
ةﺮﺜﻜﺑ
‚
ﺎﯿﻣﻮﯾ ﮫﺒﺷ
.
ﺋﺎﺷ ﻮﻟا لﺎﻤﻌﺘﺳا تﺎﯿﻠﻤﻋ نإ
ﻊ
ﺐﻗاﻮﻋ ةﺪﻋ ﮫﻟ
:
ﻖﻠﻐﻟا ﺪﻨﻋ
‚
ﺔﻠﯾﻮﻃ ﺔﯿﻨﻣز ﺖﺑاﻮﺜﺑ ﺔﯿﻟﺎﻋ و ﺔﻔﯿﻨﻋ تارﺎﯿﺗ رﻮﮭﻇ كﺎﻨھ
.
ﺎﻣا
ﺪﻨﻋ
ﺢﺘﻔﻟا
‚
رﺎﯿﺘﻟا ﻊﻄﻗ و
ﻓ
اﺮﯿﻄﺧ نﻮﻜﯾ ﺪﻗ ﺮﺗﻮﺘﻟا ﻲﻓ ﺮﯿﺒﻛ طاﺮﻓإ ثوﺪﺣ كﺎﻨﮭ
.
لﻼﺧ
ﻊﻄﻘﻟا ﺔﯿﻠﻤﻋ
‚
رﺎﺒﺘﻋﻻا ﻦﯿﻌﺑ تﺪﺧأ ﺔﯿﺳﺎﺳأ ﺮﺻﺎﻨﻋ ثﻼﺛ
:
ﻲﺋﺎﺑﺮﮭﻜﻟا سﻮﻘﻟا
و
ﺔﯿﻌﯿﺒﻄﻟا ﺮﻔﺼﻟا ﺔﻄﻘﻨﺑ رﺎﯿﺘﻟا روﺮﻣ
و
ﺮﻃ ﻰﻠﻋ ﻲﻟﺎﻘﺘﻧﻻا ﺮﺗﻮﺘﻟا
ﺔﻌﻃﺎﻘﻟا ﻲﻓ
.
ﺎﻛﺎﺤﻣ تﺎﯿﻠﻤﻋ ةﺪﻋ
ة
ﻈﺤﻟ ﺮﺗﻮﺘﻟا طﺮﻓ تﺎﯾﻮﺘﺴﻣ ﺔﻈﺣﻼﻣ ﻞﺟا ﻦﻣ تﺰﺠﻧأ ﺪﻗ
ﺔ
ﻲﺘﻟا ﻖﺋاﺮﻄﻟا ﻒﻠﺘﺨﻣ رﺎﮭﻇإ ﻊﻣ ﻖﻠﻐﻟا وأ ﺢﺘﻔﻟا
ﺔﺒﺳﺎﻨﻣ ﻻﻮﻠﺣ ﺮﺒﺘﻌﺗ ﺪﻗ
.
ﺔﯿﺣﺎﺘﻔﻤﻟا تﺎﻤﻠﻜﻟا
:
راﺮﻘﺘﺳﻼﻟ ﻲﻟﺎﻘﺘﻧإ ﺮﺗﻮﺗ ،ﺮﺗﻮﺘﻟا طﺮﻓ ، ﺔﯿﻋﺮﻔﺘﻟا ﺾﯾﻮﻌﺘﻟا ﻊﺋﺎﺷو

Figure (
I
.1)
: Coupure réalisée par un interrupteur idéal
…………………………………………………………………………………………………….
Figure (I.2)
: l’interruption du courant dans un interrupteur de courant
-
zéro
……………………………………………………………………………..
Figure (I.3)
: l’interruption du courant fi
nale et les tensions de rétablissement résultantes.
……………………………………………………………..
F
igure (
I
.4)
:
Circuit équivalent monophasé pour un banc de réacteur
shunt connecté en étoile
……………………………………………………….
Figure (
I
.5)
: Surtension aux bornes de la bobine dues au cour
ant d’arrachement dans un circuit triphasé
…………………………………………..
Figure (
I
.6)
: Tension aux bornes du disjoncteur pendant le déclenchement
……………………………………………………………………………...
Figure (
I
.7)
: Les modes d’oscillation dans le circuit de la bobine
………………………………………………………
………………………………….
Figure (
I
.8)
:
Exemple de différents modes d’oscillations
……………………………………………………………………………………………………
Figure (I.9):
Déclenchement d’une bobine
……………………………………………………………………………………………………………………
Figure (I.
1
0):
Tension transitoire de rétablissement lors
d’une coupure par disjoncteur I
0
= 0
…………………………………………………………
Figure (I.11):
Courbes de courant et de tension lors de la coupure de faibles courants i
n
ductifs I
0
0
…………………………………………………
Figure
(II.1)
: schéma d’un disjoncteur
………………………………………………………………………………………
…………………………………
Figure
(II.2)
:
Le tunnel de plasma
……………………………………………………………………………………………………………………………..
Figure
(II.3)
:
Tension le long du tunnel d’arc
………………………………………………………………………………………………………………….
Figure
(II.4)
: le courant et la tension transitoire aux bornes d
u disjoncteur (l’arc de Mayer)
…………………………………………………………..
Figure
(II.5)
: Le courant et la tension transitoire TTR aux bornes du disjoncteur
(Modèle de Cassie)
………………………………………………..
Figure
(II.6)
: La Tension Us aux bornes de la bobine
(Modèle de Cassie)
…………
……………………………………………………………………..
Figure
(II.7)
: Le courant et la tension transitoire TTR aux bornes du disjoncteur ( Modèle de Hebdank)
…………………………………………..
Figure
(II.8)
: Le courant et la tension transitoire TTR aux bornes du disjoncteur
(Modèle Schavemake
r )
…………………………………………
Figure (III.1) circuit équivalent d’une Ligne de transmission
(ligne non compe
n
sée)
…………………………………………………………………….
Figure (III.2) : profils de tension d’une ligne in compe
n
sée
………………………………………………………………………………………………….
Figure (III.3): Une
-
ligne
ou les bobines de réactance shunts sont commutées
……………………………………………………………………………
Figure (III.4): Schéma de principe
………………………………………………………………………………………………………………………………
Figure (III.5): Angle de déclenchement
………………………………………………………………………………………………………………………
…
Figure (
III.6
.a
)
: La tension Us aux bornes de la bobine
……………………………………………………………………………………………………
…
Figure (III.6
.b
):
Le courant interrompu
…………………………………………………………………………………………………………………………
..
Figure (III.6
.c
):
La tension transitoire aux bornes du disjencteur (TTR )
…………………
………………………………………………………………
…
Figure (III.7): TTR aux bornes disjoncteur, courant, et Us aux bornes de la bobine
(angle de décle
n
chement αd = 150°)
………………………….
Figure (III.8): Le courant,LaTTR aux bornes disjoncteur, et
Us aux bornes de la
bobine (angle
de décle
n
chement αd = 180°
……………………..
Figure (III.9):variation du facteur de tension en fonction de l’angle de déclench
e
ment
………………………
…………………………………………..
Figure (III.10): Us aux bornes de la bobine
(enclenchement à t = 0.01375sec)
…………………………………………………………………………
Figure (III.11):Le courant lors de l’enclenchement de la réactance shunt
………………………………………………………………………………….
Figure (III.12): la TT
R tension transitoire de rétablissement aux bornes
du disjoncteur TTR lors de enclenchement de la b
o
bine
………………
.
15
18
20
24
27
28
30
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41
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Liste des figures