(la prot à max de Uo)

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Extrait de l’ouvrage La pratique des régimes de neutre
Les protections voltmétriques homopolaires
(Extrait de l’ouvrage la pratique des régimes de neutre)
Rôle
Elles détectent les défauts à la terre sur les réseaux à neutre isolé, fortement impédant ou
compensé.
V1
V2
V3 N
Alimentation
On utilise un filtre de tension homopolaire
composé d’un transformateur triphasé à flux
libre
ou
de
trois
transformateurs
monophasés couplés en étoile triangle
ouvert sur un relais à Max de Vr.
V1 + V2 + V3 = Vr
Le module de la tension résiduelle est le
triple de la tension homopolaire.
Vr = 3 Vo
V
Principe
Le relais (F59N1) est alimenté par un filtre de tension homopolaire qui effectue la sommation
des tensions simples du réseau. Le réglage du relais s’exprime souvent en pourcentage de Vn
Vo
défini par la relation x%=
× 100 .
Vn
A un instant donné, la valeur de la tension homopolaire en un point du réseau, dépend de la
présence d’un déséquilibre homopolaire et des paramètres du réseau tels que:
• Le facteur de mise à la terre du réseau.
• La résistance du défaut ou la puissance déséquilibrée
• Le capacitif homopolaire du réseau.
Le facteur de mise à la terre influe sur le profil de la tension homopolaire
Pour différentes valeurs de « F » et pour Rm = 10 Ω, nous fixons la position du défaut en
« D ». Nous examinons le profil de la tension homopolaire le long de la ligne.
1
Code ANSI
Le29/09/2008
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Extrait de l’ouvrage La pratique des régimes de neutre
à l’endroit du défaut.
Au delà de cette valeur et lorsque le
neutre est physiquement isolé, le
profil de la tension est inversé.
Uo= f(Distance) pour un défaut en D
Tension homopolaire (V)
Les profils montrent que la détection
voltmétrique est d’autant plus
sélective que le facteur de mise à la
terre est faible.
Pour une inductance de neutre telle
que Zn < 1 / 3Xco ,Uo est maximal
Rm = 10 Ω; 3ico = 180 A
19000
17000
15000
13000
11000
9000
7000
5000
3000
1000
Neutre isolé
F = 56,4
F = 18
F=3
A
0
B
C
5
10
15
D
20
25
30
35
Distance du point de mesure(km)
Si Z' o < Z' o + ZoL , V’o <Vo
Si Z' o > Z' o + ZoL , V’o >Vo
Le29/09/2008
150
11547 V
-192j
3Rm
30
Z'o
1/3 Jdéfaut
2Zd
ZoL
D
15,84+32j
8,75 +37,8j
A
Vn
3Rm
Z'o
30
V' o
= 1,0972
Vo
V’o = 9247V et Vo = 8428V.
1/3 Jdéfaut
Profil de la tension homopolaire pour différentes valeurs de
la résistance de point neutre
Tension homopolaire (V)
Si Z' o < Z' o + ZoL , V’o <Vo
A
8,75 +37,8j
Vn
Dans notre exemple
En conclusion
Quelque soit le type d’impédance de
point neutre, l’allure des profils des
tensions homopolaires dépend du
rapport
Z' o
Z' o + ZoL
ZoL
D
93,14-72,77j
On peut transformer Z’o en circuit
série
V' o
Z' o
=
Vo
Z' o + ZoL
2Zd
15,84+32j
11547 V
Avec une résistance de point neutre,
le profil des tensions homopolaire
dépend également des valeurs
respectives de l’impédance de point
neutre et du capacitif du réseau.
Dans l’exemple ci-contre, on
représente le schéma équivalent d’un
défaut sur un réseau dont le point
neutre est relié à la terre par une
résistance de 50Ω.
9500
9000
8500
8000
7500
7000
6500
6000
5500
5000
3Ico=180A
50Ω
40Ω
30Ω
20Ω
A
B
0
5
D
C
10
15
20
25
Distance du point de mesure (km)
30
35
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Extrait de l’ouvrage La pratique des régimes de neutre
Sur un défaut résistant, la
sélectivité longitudinale est
inexploitable.
Tension homopolaire(V)
La résistance du défaut influe sur le profil de la tension homopolaire.
Le facteur de mise à la terre de la source étant fixé à 6, on étudie le profil de la tension
homopolaire pour un capacitif de 180 A.
La sélectivité du profil de la
Profil dela tension homopolaire pour différentes valeurs de Rm
F= 6; 3Ico=180 A
tension homopolaire le long de
8000
la ligne est d'autant plus faible
Rm=0
7000
que la résistance du défaut est
Rm=10Ω
6000
grande.
5000
Rm=30Ω
4000
Pour Rm=10Ω, ∆U=118V/km.
3000
Pour Rm=100Ω, ∆U=38V/km.
Rm=100Ω
2000
1000
0
A
0
B
5
C
10
D
15
20
25
30
35
Distance (km)
Le réglage des protections, la sensibilité et la sélectivité.
On simule un défaut en « D », l’impédance de point neutre est fixée à 40 Ω. Le capacitif du
réseau est de 180 A. On relève les tensions homopolaires en « A », « C » et D pour différentes
valeurs de résistance de défaut.
Tension homopolaire au point de mesure
100000
D C A
10000
Réglage 30% (300Ω
Ω)
1000
Réglage 3%(3350Ω
Ω)
100
10
1
0
10
100
1000
10000
Résistance du défaut
En « D », un réglage à 3% permet de détecter un défaut de 3175 Ω. Pour ce même réglage, le
relais en A présente une sensibilité de 3350 Ω.
En « A », un réglage à 30% permettrait de détecter un défaut de 300 Ω.
Dans les conditions de la simulation, la protection à maximum de tension homopolaire ne
présente pas une sensibilité suffisante pour détecter les défauts sur un réseau aérien dont le
neutre est relié à la terre par une impédance de faible ou de moyenne valeur.
Le29/09/2008
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Extrait de l’ouvrage La pratique des régimes de neutre
La sensibilité d’une protection à maximum de tension homopolaire est d’autant plus
importante que l’impédance de point neutre est importante.
A l’accord, un réseau à neutre compensé présente une impédance homopolaire Zn = 600Ω .
On examine la sensibilité des protections en « A », « C »et « D »
On constate que les valeurs de
Uo sont constantes quelque
soit la position de la mesure.
100000
Tension homopolaire au point de mesure
La sensibilité sensiblement
constante.
Un réglage à 3% peut en
théorie détecter un défaut de
59500 Ω.
Un réglage à 30% offre une
sensibilité de 5400 Ω..
ACD
10000
Ω)
Réglage 30% (5400Ω
1000
Ω)
Réglage 3%(59500Ω
100
10
1
0
10
100
1000
10000
Résistance du défaut
En conclusion
L’utilisation des protections à maximum de tension résiduelle ne permet pas de concilier
sélectivité et sensibilité
La détection des défauts à la terre par la tension homopolaire est incompatible avec les
réseaux présentant un faible facteur de mise à la terre. On réserve la détection voltmétrique
aux réseaux fonctionnant à neutre isolé ou avec une impédance de neutre de forte valeur.
La détection voltmétrique des défauts à la terre ne permet pas d’obtenir une sélectivité
transversale ou longitudinale.
Tout en garantissant une sensibilité satisfaisante, les relais à maximum de tension
homopolaire sont généralement réglés de manière à ne pas être sollicité par le bruit du réseau.
Sur les réseaux comportant des lignes aériennes, on réglera le relais tel que 3%≤
≤ℜVr ≤5% de
manière à obtenir une sensibilité voisine de 15000 Ω (en 20 kV).
Sur les réseaux purement souterrains on se contentera d’un réglage 10%≤
≤ℜVr ≤30%.
On vérifiera dans tous les cas qu’un tel réglage permet de s’affranchir du bruit du réseau.
Le29/09/2008