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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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4. Relais wischer
4.1 Historique
Les relais wischer sont d'origine allemande. Le terme signifie littéralement, essuie-glace, car ce type de relais a pour caractéristique de détecter les défauts « fugitifs ». Ils étaient initialement destinés à équiper les réseaux à neutre compensé exploités à défaut maintenu pour identifier, en cas de défaut à la terre quel était le départ défectueux.
Lorsqu'un défaut à la terre se produit sur ce type de réseau, au moment de son apparition, la charge des capacités des deux phases saines à travers le défaut va entraîner :
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le passage d'un courant important dans la phase en défaut du départ défectueux qui est en fait le courant de charge des deux phases saines du réseau ;
-
la génération d'une tension homopolaire.
Si l'on poursuit l'analyse à l'instant d'apparition du défaut, ce courant et cette tension sont de sens opposés, tandis que les courants de charge des phases saines qui circulent dans les départs sains sont de même sens.
Le relais wischer exploite ces propriétés. Il détecte la variation très rapide du courant sur une phase et vérifie s'il y a présence de tension résiduelle. En fonction du sens de la variation de courant et de la tension résiduelle, le relais identifie ou pas un défaut situé aval. La figure 12 illustre les trois phases de la détection.
À l'apparition du défaut, le courant résiduel démarre de zéro, de même que la tension résiduelle, ce qui veut dire que le relais wischer est insensible aux erreurs de mesure angulaire et aux déphasages parasites dus, par exemple, à un circuit résistif de retour du courant de défaut : il fonctionne en tout-ou-rien. Les deux principales difficultés technologiques sont :
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l'extraction du courant transitoire du courant de phase (obtenue en général, grâce à une ligne à retard) ;
-
la prise en compte uniquement du premier transitoire de courant et de tension.
Après la détection d'une variation de courant de phase, le fonctionnement du relais est temporairement neutralisé pour éviter des fonctionnements intempestifs pendant la poursuite du régime transitoire, notamment à l'extinction du défaut. Les premiers relais wischers étaient des...
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