Lignes de transfert d ’Energie Electrique Coordination d ’isolement La coordination d ’isolement a pour but de permettre une distribution sûre et optimisée de l ’énergie électrique. Il faut rechercher le meilleur compromis entre : coût de l ’isolement coût des protections coût des défaillances Distance d ’isolement La distance dans les gaz est le plus court chemin entre deux parties conductrices. La ligne de fuite est le plus court chemin entre deux conducteurs suivant la surface externe d ’un isolant solide. Surtensions et coordination d ’isolement - durée 1h - G. Clerc 21 Lignes de transfert d ’Energie Electrique Tenue en tension Elle dépend du type de surtension. Pour les isolants aériens, elle dépend du vieillissement des isolants, de leur pollution, des contraintes électriques externes. Dans les gaz, elle dépend des variations de pression de l ’air et de remplissage de l ’appareil. Dans les gaz, la tension de tenue d ’un isolement est une fonction non linéaire de la distance. Cela est dû à l ’inhomogénéité du champ électrique entre les électrodes. Les lignes de fuite des supports de barres, des traversées de transformateurs, des chaînes d ’isolateurs sont déterminées pour obtenir une distance similaire à la distance direct dans l ’air entre deux électrodes extrêmes lorsqu’elles sont sèches et propres. La tension de tenue est notablement réduite par les pollutions humides. Surtensions et coordination d ’isolement - durée 1h - G. Clerc 22 1 Lignes de transfert d ’Energie Electrique Tenue à fréquence industrielle La tenue en tension est vérifiée par des essais diélectriques habituels. Comparaison des tensions disruptives dans l ’air et le SF6 Surtensions et coordination d ’isolement - durée 1h - G. Clerc 23 Lignes de transfert d ’Energie Electrique Tenue à fréquence industrielle Les distances soumises au choc de manœuvre dépendent •de la non linéarité distance tension •la dispersion •la dissymétrie (onde de polarité positive ou négative) •le passage par un minimum de la tension de tenue en fonction de la durée du front (voir courbe paramétrée en fonction de la distance entre les électrodes) Surtensions et coordination d ’isolement - durée 1h - G. Clerc 24 2 Lignes de transfert d ’Energie Electrique Tenue aux surtensions atmosphériques En choc de foudre, la tenue se caractérise par une meilleure linéarité qu’avec les autres types de contraintes. Tenue à la polarité positive (+ appliqué sur l ’électrode la plus pointue) moins bonne qu ’avec une polarité négative. Pb de dispersion Pour un réseau THT et MT et un choc de polarité positive 1,2µs/50µs : d 1.9 Tension pour laquelle la probabilité de claquage est de 50% d 2. 1 Tension de tenue (probabilité de claquage 0%) U 50 = U0 = Avec d distance d ’isolement en m et U en MV Surtensions et coordination d ’isolement - durée 1h - G. Clerc 25 Lignes de transfert d ’Energie Electrique Principe de la coordination d ’isolement Etudier la coordination d ’isolement consiste à définir à partir des niveaux de surtensions susceptibles d ’être présents sur l ’installation, un ou des niveaux de protection. Ceux-ci dépendent des conditions : d ’installation d environnement d ’utilisation du matériel Surtensions et coordination d ’isolement - durée 1h - G. Clerc 26 3 Lignes de transfert d ’Energie Electrique Les dispositifs de protection contre les surtensions : éclateur et parafoudre Eclateurs et parafoudres sont utilisés pour écrêter les surtensions transitoires de forte amplitude. Eclateurs Il assure un point faible maîtrisé dans l ’isolement du réseau. Eclateur MT avec tige anti oiseau Comportement d ’un éclateur à pointes, en choc de foudre normalisé, en fonction de la valeur crête. Surtensions et coordination d ’isolement - durée 1h - G. Clerc 27 Lignes de transfert d ’Energie Electrique Parafoudres Avantage :Ne présente pas de courant de suite. Les parafoudres à résistance variable et éclateur associe en série un éclateur et des résistances non linéaires (en général SiC). L Après l ’écoulement de l ’onde de courant de décharge, la parafoudre n ’est plus soumis qu’à la tension du réseau. Le courant de suite est limitée par la résistance non linéaire, alors de forte valeur. Il est caractérisé par •sa tension d ’extinction ou tension assignéequi est la tension à fréquence industrielle sous laquelle le parafoudre peut se désamorcer spontanément •ses tensions d ’amorçage suivant les formes d ’onde •son pouvoir d ’écoulement de courant de choc Surtensions et coordination d ’isolement - durée 1h - G. Clerc 28 4 Lignes de transfert d ’Energie Electrique Les parafoudres à oxyde de zinc (ZnO) constitués uniquement de varistances. Le principe repose sur la caractéristique fortement non linéaire de ces composants. Il est caractérisé par •sa tension maximale de service •sa tension assignée •le niveau de protection défini comme la tension résiduelle soumis à un choc de courant donné •le courant nominal de décharge •la tenue au courant de choc Parafoudre ZnO 20 KV Surtensions et coordination d ’isolement - durée 1h - G. Clerc 29 Lignes de transfert d ’Energie Electrique Comparaison de deux parafoudres de même niveau de protection 550 kV/10 kA Surtensions et coordination d ’isolement - durée 1h - G. Clerc 30 5 Lignes de transfert d ’Energie Electrique Fin du chapître Surtensions et coordination d ’isolement - durée 1h - G. Clerc 31 6