Production - Transport et Distribution d`Energie

Le Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université Virtuelle de Tunis
Production - Transport et Distribution d’Energie
Protections contre les défauts d’isolement
Réalisé par : Mme Souad Chebbi
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Production - Transport et Distribution d’Energie
Protections contre les défauts d’isolement
2
Mme
Souad Chebbi
Université Virtuelle de Tunis
Objectifs spécifiques
A la fin de ce chapitre, l’étudient sera capable de :
-choisir les moyens de protections adéquats permettant la continuité de service d’un réseau électrique
5.1 Introduction
Pour assurer le fonctionnent sans à coup des installations électriques à courant fort, il faut éliminer très
rapidement tous les facteurs pouvant perturber le service. Dans les grandes installations, surtout dans les
centrales et les postes de transformation, cela est assuré automatiquement par des protections par relais.
5.2 Moyens de protections
Un relais de protection est un dispositif automatique qui donne des ordres de sortie destinés à la
commande d’un disjoncteur pour la mise hors tension un circuit lorsque l’état de ses grandeurs électriques qui
l’alimentent, franchit un seuil déterminé.
Un système de protection bien établi doit être à la fois :
1- Sélectif, capable de ne retrancher du réseau que l’organe affecté d’un défaut et de n’éliminer que celui-
ci.
2- Rapide et ce pour limiter les dégâts dus aux courants de court circuit et pour éviter qu’un simple défaut
ne dégénère. Les relais de protection doivent fonctionner dans des temps aussi courts que possible : Le temps de
déclenchement est limité par le temps propre du courant, le temps du disjoncteur et par les conditions pour
assurer le déclenchement sélectif,
3- Fiable,
4- Sensible, cette sensibilité ne doit pas être exagérée au dessus de ce qui est nécessaire sans présenter des
inconvénients.
5.2.1 Réducteurs de mesures destinés aux protections
Les grandeurs qui servent à alimenter les protections, sont choisies parmi les courants et les tensions des
phases. Selon le type de mesure que l’on se propose d’effectuer, on les prendra seules ou combinées. Il est
impossible d’accéder aux grandeurs réelles dés que leur potentiel dépasse quelques centaines de volts. Les relais
devront donc être alimentés à partir de réducteurs de mesure (courant et tension) qui assureront d’abord
l’isolement par rapport à la haute tension et ensuite ramèneront à une échelle plus commode les grandeurs à
mesurer.
Les transformateurs de tensions donnent une tension nominale de 100 volts et les transformateurs de
courants donnent un courant nominal soit de 5 ampères soit de 1 ampère : Pour cette raison, ces types de relais

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sont appelés des relais secondaires par position aux relais directs qui sont des relais que l’on trouve dans les
éléments à basses tension (figures 5.1).
Fig. 5.1 : Relais primaire (direct)
5.2.2 Protection à maximum de courant
En présence d’un court circuit en un point du réseau, le courant de court circuit parcourt tous les tronçons
depuis la source jusqu’au point du défaut : Tous les dispositifs se mettent en marche en respectant les conditions
de sélectivité. Pour cette raison, on doit faire munir tous les dispositifs de protections, de temporisations qui
augmentent dans le sens inverse à celui du passage du courant.
Pour la protection à maximum de courant, on distingue deux types de protections qui sont la protection à
maximum de courant à retard dépendant et la protection à maximum de courant à retard indépendant, appelée
protection à temporisation. Pour le second type de protection, le temps de réponse du relais est indépendant de
la valeur du courant de court circuit (figure 5.2).
Fig. . 5.2 : Schéma de la protection à maximum de courant à retard indépendant
Les deux types de protections sont caractérisés par :
a- Le courant de fonctionnement circulant dans le circuit primaire I
fp
dans le cas où on a des relais indirects,
b- Le courant de fonctionnement dans le circuit secondaire I
fr
: Courant circulant dans le relais.
t
I (A)
t

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5.2.2.1 Conditions de fonctionnement
L’une des conditions à remplir par les relais, est le non fonctionnement en présence d’un courant maximal
de la charge : Le relais ne doit fonctionner que si le courant qui le traverse soit supérieur au courant en charge :
chargefp
II f
Pour avoir une protection bien réglée, il faut que le courant de remise à la position initiale I
RI
soit supérieur
au courant du réseau immédiatement après le déclenchement du court circuit (figure 5.3).
Fig. . 5.3 : Evolution du courant au cours des différents régimes
5.2.2.2 Critères de choix
Pour faire le choix convenable du relais à insérer dans le circuit à protéger, il faut que le courant réseau
maximum supporte les courants de démarrages des machines électriques : I
res.max
=I
dem
=K
1
.I
charge
avec
31
1
≤≤ K
Le coefficient K
1
dépend du type de charges présentes dans le système électrique. En effet, si on suppose que
l’accroissement du courant provoqué par le démarrage des moteurs est caractérisé par le coefficient K
d
, et que la
sureté de fonctionnement de la protection est définie par un coefficient de fiabilité K
s
, le coefficient K
1
sera défini
par :
K
1
=K
d
.K
s
avec :
1.25K1.1
s
≤
≤
Le courant de remise à la position initiale doit être supérieur à K
1
.I
ch.max
:
xcharge..ma1RI
II Kf
Auto
démarrage
des
moteurs
I
I
démarrage
=I
res.max
I
n
I
charge.max
I
fp
t(sec)
I
R
I
Régime
Normal
Court-
circuit

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Le courant de fonctionnement de la protection est défini par :
xcharge..ma
RI
1
RI
RI
fp
I
K
K
K
I
I==
Pour un relais idéal, K
RI
=1et pour un relais réel, K
RI
est compris entre 0.85 et 0.9
5.2.2.3 Temporisation
Dans ce paragraphe, en partant d’un système électrique comportant trois relais à retard indépendant
(figure 5.4), on se propose de déterminer la temporisation des relais présent :
Fig. . 5.4 : Procédure de temporisation
La détermination des temporisations suppose que le relais le plus éloigné de la source doit posséder le
temps de réponse le plus rapide. Pour le présent exemple :
1- La protection P
3
doit avoir : t
3
=t
min.
2- Le retard t
∆
de la protection de la ligne l
2
par rapport à la protection de la ligne l
1
, dépend des
paramètres des relais de protections et celle des disjoncteurs. On détermine ce retard en appliquant la règle
suivante :
resD33ral2accr32
tt)(Pt)(Pttt∆t
+
+
+
=
−
=
Où :
t
accr
(P
2
) : Temps d’accroissement possible de fonctionnement de la protection P
2
t
ral
(P
3
) : Temps de ralentissement possible de fonctionnement de la protection P
3
D
3
M
D
2
D
1
K
3
ChCh Ch
K
1
K
∆t
∆
t
t
3
t
2
t
1
t (s)