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" Dispositif pour la détermination de la phase avariée dans les réseaux reliés rigidement à la terre "
Dans les réseaux reliés rigidement à la terre on doit faire une distinction fondamentale entre les réseaux dans les- quels la mise à la terre ntest faite qu'aux transformateurs dans les stations d'alimentation, et les réseaux dans lesquels les transformateurs auxquels sont reliés des récepteurs sont aussi reliés rigidement à la terre. La différence se montre dans le parcours du courant qui prend naissance lors de la mise à la terre unipolaire.
Dans les réseaux dans lesquels
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seul le transformateur d'alimentation est à la terre, lors d'une mise à la terre unipolaire, ce transformateur ne fournit qu'un courant monophasé à l'endroit du défaut, tandis que, dans les réseaux pour lesquels les transformateurs qui n'alimentent que des récepteurs sont également reliés rigidement à la terre, il naît encore des courants qui s'écoulent du transformateur des récepteurs sous forme de oourants de court-circuit jusqu'à l'endroit du défaut.
La différence entre les réseaux mis à la terre seulement aux stations d'alimentation, et les réseaux qui sont partout reliés rigidement à la terre, est essentielle pour l'applica- tion de dispositifs de protection sélective qui travaillent en schéma économique c'est-à-dire suivant des montages dans les- quels, par exemple dans des réseaux triphasés, on n'utilise que deux ou même un relais sélectif unique. Dans ces schémas écono- miques il faut, en cas de défauts, amener au relais sélectif ( relais à impédance, relais à réactance, relais directionnel ), la tension correcte et le cas échéant le courant correct. Tan- dis que dans les schémas à deux relais, il suffit en général d'une inversion dans le trajet de la tension, il faut dans les schémas à un relais assurer également une inversion sur le tra- jet du courant.
Or, afin que dans chaque cas de défaut on soit sûr d'alimenter le relais sélectif aveo la tension correcte et le courant correct, les relais de mise en aotion doivent pouvoir distinguer dans quelle phase ou bien entre quelles phases est survenu un défaut. Si l'on utilisait dans chaque phase, un re- lais de mise en action ampèremétrique normal, il ne serait pas possible d'établir cette distinction dans les réseaux reliés de toutes parts rigidement à la terre, comme il est montré ci -après.
Dans la figure 1 on désigne par 1 un segment de ligne en- tre les stations A et B. Dans la station A, on alimente par le transformateur 2, dont la haute tension est oouplée en étoile
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et dont le point neutre est à la terre. L'enroulement primaire est couplé en triangle et relié à un générateur ( centrale ) non représenté. Dans la station B est prévu un transformateur 3 dont le point neutre est de même mis à la terre et dont l'en- roulement primaire couplé en triangle alimente des récepteurs non représentésDans la station B, il ne se produit ainsi' aucune alimentation.
S'il se produit maintenant une mise à la terre, à l'em- placement marqué par une flèche, il s'établit un courant sui- vant le trajet représenté sur la figure. La station A fournit seulement, comme courant de disymétrie, le oourant monophasé représenté par la ligne ponctuée, qui s'écoule de la phase T du transformateur par la phase T du segment de ligne jusqu'à 1'emplacement du défaut, et de nouveau jusqu'au point neutre du transformateur. Par contre, dans la station B, chaque phase fournit un oourant de même direction et de la grandeur de la portion du courant de court-circuit que le transformateur 3 est en état de fournir. Dans la station A ces oourants appa- raissent comme des courants dont la somme est nulle, ainsi que le montre la figure 1.
Or, si l'on utilisait dans chaque phase des relais ampère- métriques normaux, ces derniers ne pourraient pas distinguer dans quelle phase se produit la mise à la terre, par exemple, dans la station A tous les relais à maxima répondraient, bien que seule la phase T soit intéressée par la mise à la terre.
Par suite, on doit prendre soin que dans chaque phase il ne se produise un départ de la protection que si celui-ci conduit effectivement le courant déterminant pour l'emplacement du dé- faut, soit, en cas de mise à la terre de la phase T, le courant représenté en traits mixtes.
Selon l'invention, sont prévus des relais wattmétriques dont une bobine est excitée par le courant de phase, et l'autre
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bobine par le courant de terre ou inversement. On réussit ainsi, tout au moins dans les relais wattmétriques qui se trouvent en- tre la station d'alimentation et l'emplacement du court-circuit, à obtenir que seuls répondent le ou les relais dans la phase du- quel ou desquels est survenu un défaut. Cela suffit déjà dans de nombreux cas, par exemple dans la protection par impédance.
Sans doute, dans l'utilisation de wattmètres normaux, les relais montés à droite de l'emplacement du défaut, soit entre l'empla- cement du défaut et le transformateur qui n'alimente pas, répon- draient également. La conséquence de ce fait, toutefois, serait simplement que le relais à impédance de la station B fonctionne- rait soit, en un temps oorrespondant à la distance effective du plus défaut, soit dans un temps/considérable, de sorte qu'il ne ré- sulterait aucune diminution de la sélectivité.
Il est néanmoins avantageux de donner aux relais wattmé- triques une caractéristique de réponse qui soit choisie de fa- çon qu'ils ne répondent pas si le rapport des courants dans les deux bobines est plus grand que 3 : 1.
De tels relais consistent en un noyau de fer et une arma- ture en fer mobile. La première bobine de courant aimante le noyau de fer, l'autre l'armature, qui est maintenue dans sa po- sition de repos par un ressort. De tels relais sont décrits, par exemple dans la Siemens-Zeitschrift 1932. Par un dimensionnement convenable du ressort et de l'entrefer, on réalise, par exemple, une caractéristique de réponse telle que la représente la figure 2. Le relais ne répond que pour une surintensité déterminée.
Il reste en repos si le courant circule seulement sur une demi- bobine ; il reste également en repos si.- le courant circule dans les deux bobines, le courant dans l'une d'elles étant de plus du triple de celui qui circule dans l'autre demi-bobine. Le re- lais fait contact ou bien si par les deux bobines, circule le même courant, ou bien si dans une des bobines, s'écoule un
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courant qui n'est pas supérieur au triple du courant qui passe dans l'autre bobine, étant supposé en cela que les courants dans les deux bobines sont de même phase.
Dans les positions 3 et 4 on représente la courbe des courants dans chacun des relais wattmétriques dans la cas d'un défaut dans la phase T. La figure 3 montre les circonstances pour les relais dans la station A. Dans chaque phase se trouve respectivement un relais wattmétrique 5 avec les deux bobines 6 et 7, 5' et 6', 7' et 5" , enfin 6" et 7",les bobines cou- plées en série 6 et 7, 6t et 7',6" et 7" sont connectées aux enroulements secondaires des transformateurs 8, 9, 10.
Le mon- tage est ainsi réalisé que tout le-courant de dissymétrie pas- sant par la connexion de point neutre du transformateur ( cou- rant de terre) est amené à l'aide des transformateurs intermé- diaires 11, 11' et 11" aux premières bobines 7, 7' et 7" des relais, les transformateurs intermédiaires possèdent un rapport de transformation d'environ 1: 1.
Sur la figure est représentée la courbe du courant dans 'le montage, et le oourant circulant à travers les différentes bobines de relais. On voit que le relais 5" répond dans la pha- se T, car, si l'on considère le oourant de terre ( tracé en trait mixte ) le rapport du courant dans les deux bobines est de 1 : 2, qui peut être diminué, tout au plus, par l'influence du courant qui s'écoule encore par le transformateur T. Par con- tre, les relais 5 et 5' ne répondent pas, car le courant de .terre conduit par les transformateurs intermédiaires à la bo- bine 7 et 7' est opposé au courant qui s'écoule dans l'autre bobine 7 et 7" et qui est fourni par les transformateurs 8 et 9.
Comme le courant de terre équilibre le courant fourni par le transformateur 8 à la bobine 7, et par le transformateur 9 à la bobine 7', ou même qutil le dépasse, le relais ne répond pas, et développe, tout au plus, un couple qui l'applique encore
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plus fortement contre sa butée.
Les circonstances de courant dans la station B, qui sont représentées sur la figure 4, montrent qu'aucun des relais ne peut répondre, car, comme le montre la figure, une des bobines conduit quatre fois plus de oourant que l'autre.
On obtient ainsi, grâce à la disposition indiquée, que seul réponde le relais dans lequel, effectivement, un défaut est parvenu.
Comme on peut aisément s'en convaincre, le montage indi- qué travaille également d'une façon correcte et sans équivoque .pour des court-circuits entre deux phases, ou pour des oourt- circuits triphasés, car dans ce cas, par suite de l'absence du courant de terre, il ne se produit pour le relais de mise en action que des courants de passage qui influencent de façon égale les bobines du relais. Si,.dans le cas précédent, on a admis seulement une alimentation unilatérale de l'emplacement du défaut on reconnaît, comme on l'a déjà mentionné, que seul fonctionne dans chaque station, le relais de la phase T par la- quelle est fourni le courant de court-circuit. Les relais qui se trouvent du côté récepteur dans la station B ne répondent pas, bien qu'ici un courant de court-circuit existe également dans chaque phase.
Il est visible qu'en admettant une autre alimentation du réseau par la station B, il se produirait dans la station B un fonctionnement des relais dans la phase qui est touohée par la mise à la terre.
Grâce au montage indiqué, il est ainsi possible de déter- miner la phase dans laquelle est survenu un défaut, de sorte qu'on peut maintenant, en cas de défaut amener au relais sélec- tif la phase correcte et le courant correct. Comme les connex- ions sélectrices nécessaires pour cela sont en soi connues, elles ne sont pas représentées pur le dessin.
Si l'on utilisait des relais wattmétriques normaux dans
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la station A, les relais des phases R et S fonotionneraient en sens opposé, par oontre le relais de la phase T fonctionnerait dans le sens oorreot, de sorte que, également dans la station A, l'utilisation de tels relais provoquerait une sélection cor- reote. Par contre, dans la station B, tous les relais fonction- neraient, ce qui toutefois comme on l'a déjà indiqué, par ex- emple dans l'applioation pour une protection à impédance, ne conduirait pas à des oonséquenoes désavantageuses.
Le dispositif, d'après l'invention, n'est pas limité à l'exploitation en schéma économique comme montage de mise en aotion pour des dispositifs de proteotion sélective, mais on peut, par exemple utiliser également le dispositif d'après l'in- vention, pour couper une phase si une mise à la terre y sur- vient. Par exemple, on oonstate souvent le besoin quand il s'a- git, dans un système triphasé, de trois câbles monophasés, de ne oouper que le câble dans lequel s'est produit effectivement une mise à la terre et de le remplacer par un câble de réserve.
Comme la disposition d'après l'invention permet de reconnaître la phase avariée, le problème posé peut ainsi, grâoe à elle être résolu.