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RÉSUMÉ
Les réseaux de distribution publique à moyenne tension ont subi peu d'évolution jusqu'à récemment. Mais aujourd'hui, le raccordement de productions décentralisées de taille conséquente se traduit par de nouvelles contraintes qui doivent être prises en compte par les plans de protection de ces réseaux. Une autre évolution à prendre en considération est l'apparition de nouveaux dispositifs installés directement sur les lignes et câbles pour détecter le passage des défauts et faciliter les reconfigurations des réseaux. Par ailleurs, les technologies numériques permettent de mettre en oeuvre des principes de protection, notamment directionnels, qui à défaut d'être nouveaux, sont de plus en plus souples d'utilisation.
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-
Michel ODDI : Ingénieur de l'École supérieure d'électricité - Ingénieur senior à EDF Recherche et développement
INTRODUCTION
Les principes de construction d'un plan de protection de réseau de distribution publique à moyenne tension sont exposés dans le dossier [D 4 811]. Le dossier suivant [D 4 812], décrit comment le mettre en œuvre, d'une part, en s'appuyant sur des protections à maximum de courant très simples d'utilisation, d'autre part, en montrant les difficultés de détection des défauts à la terre, notamment dans le cas des réseaux à neutre compensé.
Le développement récent de productions décentralisées de taille significative et raccordées sur les réseaux à moyenne tension entraînent de nouvelles contraintes, notamment en termes de tension et de circulation de flux de puissance. Si la détection des défauts à la terre n'est pas impactée, celle des défauts polyphasés ne peut pas toujours se contenter de simples protections à maximum de courant : un critère directionnel doit parfois être ajouté. La localisation de défaut à l'aide d'indicateurs de passage de défaut est un nouvel élément à prendre également en compte pour la construction du plan de protection car elle facilite les reconfigurations de réseau après un ou plusieurs déclenchements sur défaut. Il est utile de bien connaître les principes de fonctionnement des protections directionnelles de tout type pour identifier leurs champs d'utilisation et leurs limites.
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3. Protections directionnelles
3.1 Définition et domaine d'application
On appelle protection directionnelle une protection capable de situer les défauts qu'elle détecte par rapport à son emplacement, c'est-à-dire en amont ou en aval.
Elles sont principalement utilisées dans le domaine des réseaux, dans les cas suivants :
-
défauts à la terre (neutre faiblement impédant, neutre isolé et neutre compensé) ;
-
défauts polyphasés en cas de plusieurs sources d'alimentation (transformateurs du poste primaire en parallèle et production décentralisée) ;
-
défauts polyphasés en cas de boucles ou de câbles parallèles.
La figure 7 illustre ces différents cas de figure de circulation du courant de défaut (polyphasé ou à la terre).
Les protections directionnelles sont utilisées également pour la protection des machines tournantes (surveillance de la puissance active et réactive). Le principe de localisation du défaut est identique quel que soit le cas de figure : la protection examine le sens d'écoulement du courant, c'est-à-dire le déphasage entre courant et tension.
HAUT DE PAGE3.2 Protection directionnelle de terre
La grandeur de polarisation d'une protection directionnelle de terre, c'est-à-dire sa référence de phase, est généralement la tension résiduelle. Cependant, lorsque le courant de neutre est élevé, cette tension est faible et sa mesure peu précise ; on utilise, alors, le courant de neutre comme grandeur de polarisation en notant que :
avec :
- Z0 :
- impédance homopolaire du transformateur,
- Zn :
- impédance de neutre,
- Ir :
- courant résiduel dans les départs surveillés,
- Vr :
- tension résiduelle...
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