Surtensions et coordination d`isolement

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Surtensions et coordination d ’isolement - durée 1h - G. Clerc
Lignes de transfert d ’Energie Electrique
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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.
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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.

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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
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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)

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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 :
9.1
50 d
U=
1.2
0d
U=
Tension pour laquelle la probabilité de claquage est de 50%
Tension de tenue (probabilité de claquage 0%)
Avec d distance d ’isolement en m et U en MV
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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

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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.
Comportement d ’un éclateur à pointes, en choc de
foudre normalisé, en fonction de la valeur crête.
Eclateur MT avec tige anti oiseau
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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

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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
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Comparaison de deux parafoudres de même niveau de protection 550 kV/10 kA