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RÉSUMÉ
Les réseaux électriques représentent une partie importante des investissements réalisés par les gestionnaires. Constamment exposés aux agressions naturelles comme la foudre par exemple, ces réseaux peuvent être amenés à subir des perturbations. Dans ce cas, la qualité du service rendu et la longévité du matériel en sont évidemment impactées. Le but de la protection est donc d'identifier rapidement tout défaut ou situation anormale susceptible d'endommager le réseau, et de mettre en place une action préventive ou corrective. Cet article concerne la protection des transformateurs et des jeux de barres (sachant qu'un réseau électrique est composé d'autres éléments comme les lignes ou les câbles). Les principes de protection et les relais plus particulièrement adaptés à ces éléments y sont donc détaillés, ainsi que l'intérêt des techniques numériques sur les systèmes de protections.
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Jean-Luc CHANELIÈRE : Ingénieur de l'École supérieure d'électricité - RTE EDF Transport - Centre national d'expertise réseaux - Actualisation du dossier [D 4 805] (1995) de Claude CORROYER et Pierre DUVEAU
INTRODUCTION
Ce dossier fait partie d'une série sur la « Protection des réseaux de transport et de répartition » :
-
« Protection contre les courts-circuits et les défauts d'isolement» [D 4 801] ;
-
« Protection des barres et des transformateurs » [D 4 803] ;
Dans le dossier [D 4 801] « Protection des réseaux de transport et de répartition, contre les courts-circuits et les défauts d'isolement », les points suivants ont été abordés :
-
les performances et contraintes imposées aux protections par les différents types de réseaux ;
-
la présentation de la classification des protections couramment admise au plan international ;
-
un rappel sur l'influence des régimes transitoires sur le comportement des protections.
Dans le dossier [D 4 802] « Protection des lignes et des câbles de transport et de répartition », les points suivants ont été abordés :
-
la description des principes de mesures des relais dédiés aux lignes aériennes ;
-
la description des principes de mesures des relais dédiés aux câbles souterrains.
Le présent dossier décrit les principes de protections et les relais plus particulièrement adaptés aux jeux de barres et aux transformateurs. L'apport et l'intérêt des techniques numériques sur les systèmes de protections est également abordé.
En conformité avec le langage courant, nous conservons les notations THT (225 et 400 kV) et HT (63 et 90 kV) bien que la dénomination actuelle (UTE C 18-510) soit HTB pour toutes les tensions supérieures à 50 kV.
Le lecteur pourra se reporter aux autres dossiers de la rubrique « Protection et automatisation » :
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3. Protections numériques
3.1 Présentation
Les 30 dernières années ont vu des changements importants dans la technologie des protections. Les relais électromécaniques ont été remplacés dans l'offre des constructeurs par des protections statiques puis numériques, chaque changement apportant une diminution de taille et une augmentation des fonctionnalités. Dans le même temps, la fiabilité a été maintenue ou accrue, et la disponibilité a augmenté grâce à la présence d'autocontrôle non disponible sur les relais plus anciens.
L'utilisation des techniques numériques permet le développement de nouveaux algorithmes performants de protection.
HAUT DE PAGE3.2 Comparaison des techniques analogiques et numériques
3.2.1 Comparaison technologique
La comparaison faite dans le tableau 1 se limite aux propriétés des signaux, à l'incidence d'une dégradation de composant et aux techniques de mesure.
HAUT DE PAGE3.2.2 Comparaison fonctionnelle des relais numériques et des relais statiques
La liste suivante énumère des fonctions des relais numériques aux caractéristiques étendues ou supplémentaires par rapport aux relais statiques électroniques.
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Plusieurs jeux de réglages disponibles. Les relais numériques offrent la possibilité de stocker plusieurs jeux de réglages et d'en changer rapidement soit par l'interface homme-machine locale, soit en activant des entrées de la protection, suite à des événements externes (action à distance d'un opérateur ou action automatique liée à un changement de topologie de réseau par exemple).
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Ajustement des paramètres plus souple. Les gammes d'ajustement des relais numériques sont généralement plus larges que celles des relais statiques (en étant limitées toutefois par les performances des réducteurs...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - PÉLISSIER (R.) - Les réseaux d'énergie électrique. - Tome 2, Dunod (1971).
-
(2) - HENRIET (P.) - Fonctionnement et protection des réseaux de transport d'électricité. - Gauthiers-Villers (1958).
-
(3) - VAN (C.), WARRINGTON (A.R.) - Protective relays. Their theory and practice. - Vol. 2, Springer (1978).
-
(4) - BLACKBURN (J.L.) - Protective relaying. Principles and applications. - CRC Press, 3e éd. (1987-2007).
-
(5) - Practical Power System Protection. - HEWITSON-BROWN-BALAKRISHNAN. Elsevier (ouvrage d'introduction) (2004).
-
(6) - Application Guide on Protection of Complex Transmission Network Configurations. - CIGRE SC34 WG34.04 (1992).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Vocabulaire électrotechnique International. Chapitre 448. Protection des réseaux d'énergie - CEI 60050-448 - 12-95
-
Relais électriques - CEI 60255 -
-
Communication networks and system in substations - IEC 61850 - 12-09
1.1 Constructeurs (liste non exhaustive)
Areva http://www.areva-td.com
Siemens http://www.siemens.com
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CIGRE Conseil International des Grands Réseaux Électriques http://www.cigre.org
SEE Société de l'Électricité, de l'Électronique et des Technologies de l'Information et de la Communication http://www.see.asso.fr
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