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RÉSUMÉ
Les défauts sur les réseaux de transport provoquent des perturbations qui affectent leur fonctionnement et la qualité d'alimentation. Il s’agit ici de leur protection contre les courts-circuits et les défauts d’isolement. La qualité de l’élimination de ces défauts est directement liée aux performances des systèmes et des équipements de protection. Tout d’abord, l’article liste les performances et les contraintes imposées aux protections par les différents types de réseaux. Ensuite, la classification des protections couramment admise au plan international est présentée. Après un rappel sur l'influence des régimes transitoires sur le comportement des protections, sont détaillées les fonctions élémentaires de mesure des relais.
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Jean-Luc CHANELIÈRE : Ingénieur de l'École supérieure d'électricité - Ingénieur senior du Centre national d'expertise réseaux - Réseau de transport d'électricité (EDF Transport) - Actualisation du dossier [D 4 805] (1995) rédigé par Claude CORROYER et Pierre DUVEAU
INTRODUCTION
Ce dossier traite de la protection des réseaux à très haute tension (THT) et à haute tension (HT) contre les courts-circuits et les défauts d'isolement ; la protection contre les fonctionnements anormaux du système Production Transport-Distribution (pertes de synchronisme, baisse de fréquence, chutes de tension) a fait l'objet d'un dossier « Réseaux de transport et d'interconnexion de l'énergie électrique. Fonctionnement et réglage » [D 4 090] et ne sera pas reprise ici.
Les défauts sur les réseaux provoquent des perturbations affectant leur fonctionnement et la qualité d'alimentation de la clientèle (cf. [D 4 800v2] « Protection des réseaux. Présentation générale »). Par exemple, un défaut mal éliminé sur le réseau THT de transport et d'interconnexion peut conduire à un incident de grande ampleur privant d'alimentation une partie importante du territoire alors que les défauts sur les réseaux de répartition HT entraînent des creux de tension ou des coupures brèves, voire des coupures longues, chez les clients.
Si le nombre de défauts dépend des caractéristiques des ouvrages, notamment de leur niveau d'isolement et de leur environnement, en particulier de leur exposition aux perturbations atmosphériques, la qualité de leur élimination est directement fonction des performances des systèmes et des équipements de protection.
Les performances et contraintes imposées aux protections par les différents types de réseaux sont précisées.
Après une présentation de la classification des protections couramment admise au plan international, et un rappel sur l'influence des régimes transitoires sur le comportement des protections, les fonctions élémentaires de mesure des relais sont détaillées.
Dans ce dossier, en conformité avec le langage courant, nous conserverons 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.
Ce dossier fait partie d'une série sur la protection des réseaux de transport et de répartition :
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1. Performances et contraintes imposées aux protections
1.1 Performances fonctionnelles
1.1.1 Performances imposées par les réseaux THT de transport et d'interconnexion
La taille des groupes générateurs modernes nécessite de les raccorder aux réseaux de tensions les plus élevées :
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400 kV dans le cas de la France et de la plupart des pays européens ;
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500 ou 750/765 kV aux États-Unis et au Canada.
Ces réseaux ont essentiellement une fonction de transport d'énergie et d'interconnexion.
Certains réseaux de tensions inférieures peuvent jouer un rôle analogue lorsqu'une part importante de production leur est raccordée ; c'est le cas, en France, de certains réseaux à 225 kV et HT régionaux (Alpes, Sud-Est, Sud-Ouest) sur lesquels débitent de nombreux groupes hydrauliques. Néanmoins, les contraintes de fonctionnement de ces réseaux sont le plus souvent moins sévères que celles relatives aux réseaux THT.
En France, on a également l'habitude de particulariser les zones du réseau à 225 kV dites électriquement proches des centrales puissantes raccordées au réseau à 400 kV. Schématiquement, ce sont des zones situées dans un rayon de 20 à 30 km autour des grands postes 400/225 kV. Des défauts polyphasés survenant dans ces zones peuvent mettre en cause la stabilité des groupes s'ils ne sont pas éliminés rapidement.
Les contraintes à considérer pour concevoir le plan de protection des réseaux THT de transport et d'interconnexion découlent des spécificités de ces réseaux et des conditions de fonctionnement qui en résultent. Ces contraintes imposent aux protections les performances suivantes (§ 1.1.1.1, § 1.1.1.2, § 1.1.1.3...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BODIN (J.-M.) - Documentation et symboles graphiques en électricité. - [D 45] Convertisseurs et machines électriques (2001).
-
(2) - BONNEFILLE (R.) - Propriétés générales des réseaux électriques linéaires à constantes localisées. - [D 64]. Archives (épuisé).
-
(3) - BONNEFILLE (R.) - Réseaux électriques linéaires à constantes réparties. - [D 70]. Archives (épuisé).
-
(4) - BORNARD (P.), PAVARD (M.) - Réseaux de transport et d"interconnexion de l'énergie électrique. Fonctionnement et réglage. - [D 4 090]. Réseaux électriques et applications. Archives.
-
(5) - CALMET (B.) - Protection des réseaux de transport et de répartition. Présentation. - [D 4 800v2] Réseaux électriques et applications (2009).
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...
ANNEXES
CORROYER (C.) - Protection des réseaux. Généralités. - [D 4 800] Techniques de l'Ingénieur (1991).
PÉLISSIER (R.) - Les réseaux d'énergie électrique. - Dunod, tome 2 (1971).
HENRIET (P.) - Fonctionnement et protection des réseaux de transport d'électricité. - Gauthiers-Villers (1958).
VAN (C.), WARRINGTON (A.R.) - Protective relays. Their theory and practice. - Springer, vol. 2 (1978).
BLACKBURN (J.L.) - Protective relaying. Principles and applications. - CRC Press, 1987, 3e édition (2007).
Application Guide on Protection of Complex Transmission Network Configurations. - CIGRE SC34 WG34.04 (1992).
Protection systems using telecommunications. - CIGRE WG 34/35.05, oct. 1987.
HOROWITZ (S.H.) - Protective relaying for power systems. - The Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE Press (1980).
Emploi des relais pour la protection des réseaux et installations électriques. - Compteurs Schlumberger.
Network Protection and Automation Guide. - AREVA (2002).
Applied protective relaying. - Westinghouse Electric Corporation. Relay Instrument Division Newark NJ 07101.
BORNARD (P.), PAVARD (M.) - Réseaux de transport et d"interconnexion de l'énergie électrique. Fonctionnement et réglage. - [D 4 090]....
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