1.1 Etude d`un double défaut monophasé sur un réseau HTA 1.1.1

Extrait de l’ouvrage « La pratique des régimes de neutre » lam[email protected]
1.1 Etude d’un double défaut monophasé sur un réseau HTA
« Les défauts doubles » sont des défauts consécutifs qui apparaissent à la suite d’un court-circuit avec la terre.
Ils sont le résultat d’une rupture de l’isolement en mode commun d’un point du réseau soumis à une surtension
dynamique. Ils cumulent les propriétés des défauts monophasés et des défauts biphasés à la terre.
Ces anomalies affectent généralement les réseaux présentant un facteur de mise à la terre très supérieur à 3 dont
l’isolement en mode commun est dégradé ou insuffisant.
1.1.1 Simulation du défaut double
On fixe Rm1+Rm2=100 Ω et on fait varier Rm1
de 0 à 100 Ω (Rm2 de 100 à 0 Ω).
On observe les courants homopolaires J1, J2 et
Jn
1.1.1.1 Zo source= 120 Ω
ΩΩ
Ω
Cas d’un neutre mis à la terre par une résistance de 40 Ω
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
J3
J2
Jn
Valeur des courants à la terre pour Rm1+Rm2=100Ω
ΩΩ
Ω et Zo source=
120
Ω
ΩΩ
Ω
Rm1(Ω
ΩΩ
Ω)
Intensité (A)
Déphasage Io/Vo pour Rm1+Rm2=100Ω
ΩΩ
Ω et Zo source=120Ω
ΩΩ
Ω
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Rm1(Ω
ΩΩ
Ω)
Déphasage (°)
ΦA
Φn
Φ3
-90°
Φn
Caractéristiques de ce défaut double
a) Amplitude des courants:
Le module du courant
r
r
r
J
n
=
J
2
+
J
3
passe par un minimum pour Rm1 ≈ 52 Ω.
Pour Rm1= 52 Ω, J2 = J3 .

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b) Déphasage des courants homopolaires par rapport à la tension homopolaire en C:
Les déphasages dépendent des valeurs respectives de Rm1 et Rm2. Les arguments ΦA et ΦB sont symétriques.
Le déphasage du courant dans le neutre s’inverse pour Rm1= 44 Ω
c) Signes des puissances homopolaires
Puissances actives Puissances réactives
Déphasage Io/Vo pour Rm1+Rm2=100Ω
ΩΩ
Ω et Zo source=120Ω
ΩΩ
Ω
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Rm1(Ω
ΩΩ
Ω)
Déphasage (°)
ΦA
Φn
Φ3
-90°
PAo<0 PAo>0
PBo>
0
PBo<0
Φn
Pn <0
Pn <0
Déphasage Io/Vo pour Rm1+Rm2=100Ω
ΩΩ
Ω et Zo source=120Ω
ΩΩ
Ω
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Rm1(Ω
ΩΩ
Ω)
Déphasage (°)
ΦA
Φn
Φ3
-90°
QAo>0
QBo<0
Φn
Qn= 0
Qn=0
L’argument de l’impédance homopolaire du réseau influe directement sur le signe des puissances homopolaires.
On constate que les protections à maximum de puissance homopolaire installées sur les deux départs ont peu de
chance de fonctionner en même temps du fait de leur argument respectif. En effet, on constate sur les graphiques
que les signes de ces puissances sont souvent opposés. Il s’ensuit que le deuxième défaut sera éliminé après
l’élimination du premier.
1.1.2 Evaluation des montées en potentiel des prises de terre aux lieux des défauts
Les doubles défauts monophasés provoquent, sur les prises de terre, des montées en potentiels dangereuses pour
les biens et les personnes. Ils sont parfois à l’origine de graves sinistres chez les clients alimentés en basse
tension.
1.1.2.1 Influence de l’impédance homopolaire sur les montées en potentiel des prises de
terre.
Le graphique ci dessous représente les valeurs des tensions apparaissant aux bornes des résistances de prise de
terre Rm1 et Rm2 pour différent régimes de neutre.
.
Montées en potentiel des prises de terre lors d'un défaut double
(Rm1= 10
Ω
ΩΩ
Ω
, Rm2= 90
Ω
ΩΩ
Ω
)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000 V
3j 12j 36j 120 120+120j 1800
Zo (
Ω
ΩΩ
Ω
)
12 36 36+36j 120j 240 2700
V3
V2
La surtension apparaissant sur la prise de terre la plus résistante dépend du régime de neutre.

Extrait de l’ouvrage « La pratique des régimes de neutre » [email protected]
Evolution des montées en potentiel des prises de terre en fonction des résistances de défaut.
Si le courant dans le neutre est négligeable (cas du neutre isolé ou fortement impédant), on peut admettre que la
tension composée se répartit en fonction du rapport des résistances.
Etudions la variation de Vm2 et Vm3 en
fonction des valeurs de Rm1 et Rm2 pour une
impédance homopolaire de 120+120j Ω. On fait
varier simultanément Rm1 de 0 Ω à 100 Ω et
Rm2 de 100 Ω à 0 Ω.
On relève les valeurs de Vm2 et Vm3.
Variation de Vm2 et Vm3
pour Zo source = 120 Ω
ΩΩ
Ω+120jΩ
ΩΩ
Ω Rm1+Rm2= 100Ω
ΩΩ
Ω
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
0;100 10;90 20;80 30;70 40;60 50;50 60;40 70;30 80;20 90;10 100;0
Rm1;Rm2
Montée en potentiel
Vm3
Vm2
En pratique, on a coutume de calculer les montées en potentiel des prises de terre en négligeant le courant dans le
neutre (ce qui est une grossière approximation pour les faibles valeurs d’impédance homopolaire). On applique
alors la relation
Vm2 = U Rm1
Rm1
+
Rm2
Pour Rm1=10 Ω , on obtient un résultat approximatif
Vm2 = 20000 10
100
= 2000V et Vm3= 18000V.
Conséquences des défauts doubles
Considérons un poste HTA / BT siège d’un défaut coté
HTA

Extrait de l’ouvrage « La pratique des régimes de neutre » [e-mail]
La tension Vm peut être transmise au neutre du réseau Basse Tension de deux façons:
 Directement, lorsque la tension Vm est supérieure à la tension d’amorçage de l’éclateur de neutre
installé dans le coffret B.T. du poste.
 Par couplage entre les prises de terre, la tension transmise à la basse tension dépend alors du facteur de
couplage et donc de la distance entre les prises de terre.
Dans le cas d’un défaut double, la tension transmise au réseau Basse Tension peut atteindre plusieurs milliers de
volts et provoquer de graves sinistres chez les clients.
Le tableau de la page suivante donne quelques exemples de grandeurs électriques au point C.
Si l’on néglige la chute de tension en ligne provoquée par le courant de défaut, les montées en potentiel des
prises de terre sont sensiblement égales aux tensions simples au point C. On vérifie également que les puissances
homopolaires de la dérivation A sont de signes opposés à celles de la dérivation B.

Extrait de l’ouvrage « La pratique des régimes de neutre » [e-mail]
Double défaut monophasé
Système électrique au point C pour différents
régimes de neutre
Neutre isolé Neutre inductif
V3
J3
V1
Vr
Jn
J2
i
j
16474V
175A
33500V
22711V
V2 5809V
429A
292A
Zo source = -120j Ω
ΩΩ
Ω
Pno = 0
Qno > 0
P B o > 0
Q B o < 0
P A o < 0
Q A o > 0
V1
J2 V2
J3
V3
17967V
191 A
17785V
2781V
206A
i
j
Vr
26856V
Jn
220A
Zo source = 120j Ω
ΩΩ
Ω
Pno < 0
Qno = 0
P B o > 0
Q B o < 0
P A o < 0
Q A o > 0
Neutre résistif Neutre impédant
V1
V3
J3
V2
J2
i
j
18681V164A
15472V
4592V
340A
Vr
24309V
Jn202A
Zo source = 120 Ω
ΩΩ
Ω
Pno < 0
Qno = 0
PBo > 0
QBo < 0
PAo < 0
QAo > 0
25940V
151A
16805V
3369V
18458V
249A
179A
V3 J3
Vr
Jn
V1
V2
J2
j
i
Zo source = 120 + 120j Ω
ΩΩ
Ω
Pno < 0
Qno < 0
PBo > 0
QBo < 0
PAo < 0
QAo > 0