Protections électriques des alternateurs et moteurs

Les machines électriques tournantes peuvent, comme tous les appareils industriels, être affectées de défauts de fonctionnement . Ces défauts les rendent en général inaptes à plus ou moins long terme, à assurer leur service, et perturbent le fonctionnement d’autres matériels. Les défauts, ainsi que les conditions anormales de fonctionnement, doivent donc être détectés le plus rapidement possible et provoquer la déconnexion électrique entre la machine et le réseau auquel elle est raccordée.

Le rôle des relais et systèmes électriques de protection des alternateurs et moteurs est de détecter, parmi les différents défauts possibles, ceux d’origine électrique, et d’élaborer les actions nécessaires de signalisation des défauts et d’ouverture du dispositif de coupure qui permet d’isoler la machine du réseau.

Dans ce qui suit, les défauts sont distingués d’après leur origine, soit interne à la machine concernée, soit externe . Les actions provoquées peuvent être de nature différente, visant soit à limiter les dégradations subies par la machine, soit à minimiser les conséquences des perturbations sur le fonctionnement de la machine et du réseau, soit les deux.

Après un rappel sur la constitution des machines, puis sur leurs exigences de fonctionnement vis-à-vis des réseaux auxquels elles sont raccordées, les défauts d’origine électrique sont décrits par type de machine, alternateurs ou moteurs à courant alternatif. Pour chaque défaut considéré, sont indiqués le principe et le mode d’action de la (ou des) protection(s) susceptible(s) d’être mise(s) en œuvre. Le cas des moteurs à courant continu n’est pas traité ici, car ce type de moteur est largement moins utilisé que le moteur à courant alternatif (synchrone ou asynchrone) et concerne des applications spécifiques.

L’article décrit ensuite les technologies des relais et systèmes de protection, en donnant une large place aux systèmes de protection numériques , qui correspondent à l’état de l’art actuel. Un tel système est non seulement capable de réaliser plusieurs fonctions de protection, mais offre également des possibilités étendues de communication avec un système de contrôle-commande externe, d’interface homme-machine, d’autosurveillance et de détection des pannes internes, de consignation d’informations et d’oscilloperturbographie. Outre les performances fonctionnelles (dont entre autres la réalisation des fonctions de protection attendues), les paramètres de conception des systèmes numériques sont les exigences de fiabilité et de disponibilité, la capacité d’évolution...