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Auteur(s)
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Jean-Pierre DUPRAZ : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Électronique et de ses Applications (ENSEA) et de l’Institut d’Administration des Entreprises (IAE) - Responsable du Groupe de Recherches en Électronique de la Direction Technique Haute Tension GEC ALSTHOM Division Transport et Distribution d’Énergie
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’exploitation des réseaux de transport et de distribution d’électricité nécessite le comptage et la surveillance de l’énergie transitant par les lignes et les câbles.
Les puissances installées étant considérables, le comptage, effectué en vue de la facturation, doit être précis. Une incertitude de un pour mille sur la mesure d’une puissance de 1 140 MW se traduit en effet, au bout d’une année, par un manque à gagner de 10 GWh !
Par ailleurs, tout défaut en ligne, occasionnant des courants de court-circuit parfois considérables, doit être détecté et éliminé à temps pour éviter la destruction des équipements ou la désarticulation du réseau. Une surveillance permanente est donc indispensable pour assurer la protection des ouvrages, des matériels et des réseaux.
Le lecteur pourra se reporter, dans ce traité, à l’article Régimes transitoires dans les réseaux électriques [D 4 410] pour les Généralités sur les perturbations et à l’article Lignes et postes. Choix et coordination des isolements pour plus de détails sur les Contraintes diélectriques appliquées au matériel.
Les deux fonctions essentielles (mesure et protection) ne sont réalisables que si l’on dispose d’une connaissance aussi précise que possible de deux grandeurs de ligne, le courant et la tension.
L’article Transformateurs de mesure fait l’objet de plusieurs articles :
-
Généralités. Théorie. Fonctionnement [D 4 720] ;
-
Technologie. Dimensionnement. Essais ;
-
Transformateurs spéciaux. Évolution ;
et les sujets traités ne sont pas indépendants les uns des autres. Le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres articles.
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2. Théorie et fonctionnement pour mesures en alternatif
2.1 Transformateur de courant
Le transformateur le plus simple est constitué de trois parties principales, du point de vue électromagnétique (figure 3) :
-
un circuit magnétique CM torique ;
-
l’enroulement secondaire S bobiné sur ce tore ;
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l’enroulement primaire P, qui se réduit le plus souvent à une simple barre traversant le tore.
Le courant à mesurer circule dans le primaire, tandis que le secondaire est relié à une charge Z s .
La modélisation (dans ce traité, article Transformateur statique. Principes et Fonctionnement [D 3 050]) d’un tel transformateur, aux fréquences industrielles, est donnée sur la figure 4 a . Les résistances r 1 et r 2 sont respectivement celles des enroulements primaire et secondaire. La résistance R 2 représente, avec une bonne approximation, les pertes fer du circuit magnétique.
Rappelons que le passage d’un courant électrique dans un conducteur s’accompagne d’une énergie magnétique répartie dans l’espace qui l’entoure, phénomène modélisable par une inductance :
-
les inductances
rendent compte de la part de l’énergie due, respectivement, à i p et i s et n’ayant aucune influence sur respectivement les conducteurs secondaires et primaires ; ce sont des inductances...
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