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DISPOSIFIF DE PROTEGTION D'UNE LIGNE ELECTRIQUE CONTRE LES DEFAUTS A 'LA TERRE .
Pour la protection contre les défauts à la terre des lignes élec- triques parcourues oar du courant alternatif à fréquence industrielle, on emploie couramment des dispositifs comprenant des relais de distance, chacun de ces relais mesurant la distance entre son emplacement et l'endroit du dé- faut. Cette distance se manifeste, par exemple, par la résistance, la réac- tance l'impédance ou ladmittancë de la ligne entre 1'11 emplacement du relais et 1-9 endroit du défaut.
Ces dispositifs connus ne donnent pas en particulier satisfac- tion lorsque la ligne à protéger comporte un ou plusieurs récepteurs passifs non reliés à la terre et dont l'argument de l'impédance est constant et sen- siblement différent de celui de l'impédance de la ligne. ( Par récepteurs passifs, on entend des récepteurs ne comportant aucun générateur pouvant fournir de 1-'énergie électrique dans ladite ligne). A titre dexemples de récepteurs passifs, on cite les installations de redresseurs branchées sur une ligne de courant alternatif et alimentant un réseau de traction.
Le fonctionnement défectueux de ces dispositifs de protection dans le cas particulier susmentionné, provient du fait que le courant absor- bé par les récepteurs passifs fausse la mesure de la tension entre phase et terre qui sert à déterminer la valeur de la réactance, de l'impédance ou de l'admittance de la ligne où survient un défaut.Cela. est facile à comprendre en se référant à la fig. 1.
Sur cette figure;, 1 désigne 'une phase de la ligne dont une des extrémités est indiquée en A. La terre est figurée par un trait plein T.
Rp est un récepteur passif précédemment spécifiée -représenté partiellement par une impédance Zp connectée en un point P sur la phase 1. D est l'empla- cement d'un défaut entre la phase 1 et la terre. Z1 est l'impédance par pha-
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se de la ligne entre l'extrémité A et le point P; Z est l'impédance par phase de la ligne entre P et 1'emplacement D du défaut, Z2 ayant le même ar- gument que Z1. Si on désigne par Z l'impédance par phase de la ligne depuis l'extrémité A jusqu'à l'emplacement du défaut, on a:
Z = Z1 + Z2 I@A est le courant circulant dans la phase 1 à partir de l'extrémité A pendant le défaut. IT est le courant de terre provoqué par le dé- faut. IlP est le courant circulant pendant le défaut dans l'impédance 2P du récepteur passif RP.
UlA est la tension entre la phase 1 et la terre, à l'extrémité A.
Up est la tension'aux bornes de l'impédance Z du récepteur passif R .
Si l'on désigne par-K, le rapport ZO - Zd des impédances homo-
3 Zd polaire et directe par phase de la ligne, la tension U1A a pour expression:
U1A = 2(I1A - K.IT) + 2ZI1P (1) Le terme Z (Il - K. IT) représente la valeur de la tension qui permet la mesure correcte Se la réactance, de l'impédance ou de l'admittance de la phase où est survenu le défaut. On voit que le terme Z2 I1P introduit une erreur dans la mesure de ces grandeurs.
La présente invention, sustème Jean-Marc TESSERA et Michel SOUIL- LARD, a pour but d'éliminer pratiquement l'influence de ce terme Z2 I1P
Le dispositif suivant l'invention est caractérisé par des moyens grâce auxquels on compare le terme (I1A - K IT) avec un courant produit par la tension entre phase et terre à une extrémité de la boucle en défaut, à tra- vers une impédance dont le module et l'argument sont respectivement égaux au module et à l'argument de l'impédance correspondant à la longueur de la ligne à protéger, cette comparaison ayant lieu par l'intermédiaire d'une tension (dénommée ci-après tension de polarisation)
dont la phase est invariablement liée à celle du courant I1P circulant pendant le défaut dans l'impédance du récepteur passif correspondant au conducteur de ligne en défaut.
La fig. 2 représente schématiquement un exemple de mise en oeuvre de l'invention, donnéà titre non'-limitatif.
Les dispositions particulières qui seront décrites à propos de cet exemple, devront être considérées comme faisant partie de l'inventions étant entendu que toutes dispositions équivalentes pourront.être aussi bien utilisées sans sortir du cadre.de celle-ci.
Les symboles utilisés dans la fig. 1, ont la même signification que dans la fig. 2.
Dans l'exemple représenté sur la fig. 2, on voit en 1, 2, 3, les trois conducteurs d'une ligne triphasée ou d'un tronçon de ligne. Cette ligne ou chaque tronçon de cette ligne est encadré à ses deux extrémités A et B, comme cela est connu,, par deux disjoncteurs tems que 4 et 4'. Le dispositif de protection représenté ne concerne que la protection d'une phase (phase 1) contre les défauts à la terce, à une extrémité du tronçon (extrémité A).
5 est un récepteur passif précédemment spécifié, branché sur le tronçon considéré.
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6 est un relais de distance, du type à induction, dont l'équi= page mobile est soumis à deux couples électriques agissant en sens inverse.' Un de ces couples est engendré par les flux émis par deux séries de pôles sur lesquelles sont bobinés respectivement deux enroulements 7 et 90 L'autre cou- ple est engendré par les flux émis par les pôles sur lesquels est bobiné l'en- roulement 9 et une série de pôles sur laquelle est bobiné l'enroulement 8.
Les pôles sur lesquels sont bobinés les enroulements 7 et 8 sont disposés de façon telle que leurs flux respectifs ne produisent aucun couple.
Suivant l'invention, l'enroulement 7 est parcouru par un cou- rant proportionnel à (I1A - KIT), l'enroulement 8 est parcouru par un cou- rant i produit par une tension U'1A proportionnelle à la tension U1A entre la phase 1 et la terre à l'extrémité A, à travers une impédance ZR réalisée par un auto-transformateur 10, une résistance réglable 11 et ledit enroule- ment 8, l'enroulement 9 est parcouru par un courant produit par une tension de polarisation U'p' dont la phase est invariablement liée, par des moyens qui seront expliqués ci-après, à la phase du courant I1P circulant pendant le défaut dans l'impédance Zp du récepteur passif 5.
L'enroulement 7 est branché aux bornes du secondaire 13 d'un transformateur de courant 12 dont le primaire comporte deux enroulements 14' et 14". L'enroulement 14' est alimenté par le secondaire d'un trans- formateur de courant 21 branché sur la phase 1. L'enroulement 14", à spires réglables, est connecté aux bornes des secondaires mis en parallèle des transformateurs de courant 21, 22, 23, ces deux derniers étant branchés res- pectivement sur les phases 2 et 3. Dans ces conditions, l'enroulement 14" est parcouru lors d'un défaut entre la phase 1 et la terre par un courant propor- tionnel au courant homopolaire Io, c'est-à-dire en définitive par un courant proportionnel à K IT.
Les sens des enroulements 14' et 14" sont tels que le courant fourni par le secondaire 13 du transformateur 12 et parcourant l'en- roulement 7 du relais 6 soit proportionnel à I1A - K IT.
10 est un auto-transformateur à prises réglables branché aux bornes du secondaire du transformateur de tension 31 dont le primaire est connecté entre la phase 1 et la terre. Il alimente l'enroulement 8 du re- lais de distance 6 par l'intermédiaire d'une résistance réglable 11 en sé- rie avec cet enroulement. Le courant i qui parcourt l'enroulement 8 est égal à U'1A
ZR
24, 25, 26 sont trois transformateurs de tension dont les pri- maires sont branchés en étoile avec point neutre à la terre et dont les se- condaires, branchés en triangle, fournissent entre les points 15 et 16 une tension proportionnelle à la tension homopolaire Uo de la ligne triphasée.
27 est un transformateur de courant dont le primaire comporte deux enroulements 28' et 28" ayant un point commun. L'enroulement 28' est en série avec l'enroulement secondaire 14' du transformateur de courant 12, et l'enroulement 28" est en série avec l'enroulement secondaire 14" du même transformateur. Par 'conséquent, l'enroulement 28' est pàrcouru par un cou- rant proportionnel à I1A et l'enroulement 28" est parcouru, lors d'un défaut entre la phase 1 et la terre, par-un courant proportionnel au courant homo- polaire 10. Les sons des enroulements 28' et 2811 sont tels que le courant fourni par le secondaire 29 du transformateur 27 est proportionnel à : I1A - 10.
Ce courant alimente une impédance 30 dont la valeur est ajustée pour être égale à celle de l'impédance Z1 (impédance par phase de la ligne entre l'extrémité A et le point P). On recueille aux bornes de sortie de l'impédance 30 une tension proportionnelle à : Z1 (I1A - 10).
On voit sur la figure que la tension U'P entre les points 17-18 est égale à U'1A - UO - Z1 (I1A - 10).
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On démontre que cette expression est proportionnelle à I1P Z .
Par conséquent, la tension U'p est liée à la phase du courant I1P.
La résistance 19 et le condensateur 20 constituent un dispositif déphaseur réglé en fonction de l'argument de Zp pour que le courant ip qui parcourt l'enroulement 9 du relais 6 ait la phase de I1P.
Le couple résultant C sur l'équipage mobile du relais 6 sera de la forme :
C = K1 [k (I1A - KIT) - i ] . ip.
Or, le courant i est égal à U'1A, c'est-à-dire d'après
ZR l'égalité (1) :
EMI4.1
Par suite des dispositions faisant l'objet de l'invention, le couple'parasite proportionnel à Z2 I1P. ip est nul pour un relais à in-
ZR duction puisque d'une part, I1P et iP sont toujours en phase et que d"autre part, l'argument de l'impédance Z4 est le même que celui de l'impédance Z2, c'est-à-dire en définitive, le même que celui de la ligne.