(Le processus d`élimination des défauts)

Extrait de l’ouvrage « LA PRATIQUE DES REGIMES DE NEUTRE »
Le processus d’élimination des courts-circuits monophasés
On peut considérer qu’il existe deux types de courts-circuits avec la terre:
• Les courts-circuits directs (conducteur tombé au sol par exemple).
Le conducteur est en contact avec le sol. La résistance du défaut est constituée de la
résistance de contact, de la résistance de la prise de terre locale et éventuellement de celle
présentée par un élément étranger. Le court-circuit présente alors un caractère permanent et
doit être éliminé par la mise hors tension de la partie du réseau en défaut.
• Les amorçages à la terre (contournement d’un isolateur par exemple).
Il y a rupture du diélectrique. La résistance du défaut est constituée de la résistance de l’arc
électrique et de la prise de terre locale.
Dans ce cas, le processus d’élimination du défaut doit favoriser l’extinction de l’arc et
empêcher son réamorçage. L’arc électrique est l’acteur important de l’élimination des
défauts non permanents.
L’arc électrique
L’arc électrique est un phénomène physico-chimique complexe qui répugne à se laisser
enfermer dans des formules mathématiques simples. Les connaissances que nous en avons
relèvent beaucoup de l’expérimentation.
L’existence d’un arc électrique comporte trois périodes:
L’arc prend naissance à la suite d’une rupture du diélectrique.
L’arc se développe et se nourrit d’une énergie fournie par le réseau. L’amplitude du courant
d’arc est alors déterminante pour la suite des évènements.
Au passage naturel par zéro du courant1, l’arc s’éteint et laisse place à un plasma ionisé
entretenu par les phénomènes post-arc. Durant cette phase, une tension de rétablissement est
appliquée aux bornes du défaut, d’abord sous une forme transitoire puis sous la forme d’un
échelon de tension dépendant des caractéristiques du circuit électrique. L’échec ou la réussite
de l’élimination du défaut va dépendre d’une part de la vitesse avec laquelle va s’établir le
verrou diélectrique et d’autre part de la vitesse d’établissement de la tension transitoire aux
bornes du défaut.
Si la première est à tout moment supérieure à la seconde, le défaut peut être éliminé. L’effet
auto extincteur peut apparaître au premier, au deuxième ou au troisième passage par zéro du
courant. Il est nécessaire toutefois que le bilan énergétique soit défavorable à l’arc électrique.
Si le bilan énergétique est favorable à l’arc électrique, il se produit un emballement
thermique qui vient s’ajouter aux contraintes diélectriques. L’effet auto extincteur a peu de
chance d’avoir lieu, le défaut doit alors être éliminé par la mise hors tension du tronçon de
réseau en défaut.
Un bilan énergétique défavorable à l’arc électrique provoque le refroidissement du milieu
et favorise la régénération diélectrique. L’auto extinction du défaut peut alors apparaître au
passage par zéro du courant.
La valeur du courant d’arc est déterminante pour le comportement du défaut. Un très faible
courant rend l’arc électrique instable, l’énergie d’arc se dissipe rapidement dans le milieu.
L’auto extinction de l’arc est probable.
Dans le cas d’un défaut à la terre, la valeur du courant d’arc dépend essentiellement du régime
de neutre du réseau. L’idée qui vient immédiatement à l’esprit consiste à exploiter les réseaux
avec des neutres isolés ou très fortement impédants. De telles dispositions sont inefficaces
lorsque les réseaux présentent un courant de capacité homopolaire susceptible d’entretenir les
1
Toutes les 10 ms en 50 Hz.
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27/05/2009
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arcs électriques. On peut alors mettre en œuvre une inductance de neutre, appelée bobine
d’extinction, chargée de compenser le courant de capacité homopolaire du réseau et par la
même, capable de réduire fortement le courant de défaut.
La bobine d’extinction
Le principe a été présenté par le Professeur PETERSEN au début du 20emesiècle. Elle est
constituée d’inductances accordées au capacitif du réseau
Considérons le cas du contournement d’un isolateur par un arc électrique sur un réseau dont
l’impédance homopolaire Zor est proche de la résonance.
La valeur du courant d’arc dépend du
désaccord de l’impédance homopolaire.
A l’extinction de l’arc, l’interaction entre le
réseau
et
l’impédance
homopolaire
disparaîtra.
L’intensité résiduelle oscillera alors à sa
1
fréquence propre fo=
, L étant
2π L.Cor
l’inductance de la bobine.
La tension d’arc laissera la place à la tension transitoire de rétablissement qui variera en
fonction de la constante de temps du circuit correspondant à l’impédance homopolaire.
Sous réserve d’être convenablement accordée au capacitif homopolaire du réseau, une bobine
d’extinction, par son action sur l’amplitude du courant de défaut, assure les fonctions
suivantes:
• Elle transforme des défauts fugitifs en défauts auto extincteurs.
• Elle réduit fortement les montées en potentiel des prises de terre.
Remarque :
A l’extinction de l’arc, le courant mesuré par la protection ne dépend plus du défaut mais de
l’oscillation amortie du courant entre le point neutre et le capacitif du départ en défaut. C’est
pou cette raison que l’utilisation des protections sélectives utilisées pour les neutres impédants
est inadaptée2 aux réseaux exploités avec un neutre compensé.
2
On utilise des PWH spécifiées pour réseau à neutre compensé.
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