CA1152556A - Protecteur de transformateur d'intensite - Google Patents
Protecteur de transformateur d'intensiteInfo
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- H02H7/04—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers
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Abstract
L'invention concerne un système de protection contre les surtensions de l'enroulement secondaire des transformateurs de courant. Le système de protection est formé d'un dispositif de mise en dérivation de l'enroulement secondaire et d'un dispositif d'amorçage mis en fonction lorsqu'il est soumis à une tension supérieure à la tension apparaissant en régime normal à travers les bornes de l'enroulement secondaire. Le dispositif de mis en dérivation comprend un relais à accrochage incluant une bobine qui est activé par ledit dispositif d'amorçage de sorte à courtcircuiter via le contact du relais le secondaire du transformateur de courant. Il est aussi prévu un régulateur de tension monté en parallèle avec la bobine du relais. Ce système de protection est simple, léger, compacte et ne consomme aucune énergie lorsque le transformateur de courant fonctionne en régime normal.
Description
~L~525S6 La présente invention a trait à la protection des transformateurs d'intensité de courant par la mise en déri-vation de l'enroulement du circuit secondaire de ceux-ci, et, plus particulièrement, ést relative à un système de protec-tion de l'enroulement secondaire des transformateurs de courant contre les surtensions survenant à travers les bornes de cet enroulement secondaire, ce système de protection étant monté en dérivation sur le secondaire d'un transformateur de courant.
La demande sans cesse croissante d'énergie électri-que a provoqué la conception et l'utilisation de transforma-teurs de courant surdi-mentionnés et à grand rapport de transformation. Or, ces transformateurs présentent en exploi-tation un danger certain lors de la survenue de l'ouverture par inadvertance d'un circuit relié à l'enroulement secondaire de ces transformateurs de courant-dû à l'apparition de sur-tensions considérables à travers les bornes du secondaire.
Quoique ces trans~ormateurs de courant ont été con,cus et dimensionnés en vue de ne pas atteindre la saturation du noyau magnétique dans les pires cas de survenue d'ondes transitoires de courant, car la tension de saturation ne peut-être atteinte en pratique, il arrive cependant que, lors de l'ouverture d'un circuit secondaire, un arc électrique apparaisse en un point du circuit externe situé entre l'enroulement secon-daire du transformateur et le point d'ouverture où la tenue diélectrique est la plus faible. La puissance de cet arc est considérable car sa tension est maintenue constante pen-dant chaque alternance de courant. Ce fait présente un réel danger pour le personnel chargé de l'entretien et la répara-tion du circuit secondaire en question, d'une part, et pourl'équipement associé au circut secondaire, d'autre part.
~k ~p l:~S2S~;6 Il existe actuellement un appareil susceptible de contrer les dangers mentionnés ci-haut en réduisant à
un niveau sécuritaire les surtensiors apparaissant à travers les bornes du secondaire des transformateurs de courant. Cet-appareil utilise un varistor de forte puissance monté sur une plaque de cuivre et branché sur l'enroulement secondaire d'un transformateur et dont l'élévation de température est contrôlée par un thermostat qui court-circuite l'enroulement secondaire pour limiter la température maximum atteinte par le varistor en régime permanent d'un défaut du circuit secondaire. Cet appareil a toutefois l'inconvénient d'8tre volumineux, lourd, relativement dispendieux et à forte dissipation de chaleur et nécessitant un système de ventila-tion. Ces inconvénients ont fortement limité l'utilisation de ce type d'appareils sur les transformateurs de courant.
Le but de la présente invention réside en la conception d'un appareil de protection qui soit léger, compact et d'un prix de revient sensiblement inférieur à celui des appareils connus. De plus, le système de protection proposé
a l'avantage de ne dissiper aucune chaleur lors du fonction-nement des transformateurs de courant en régime normal et en défaut. Le système de protection faisant l'objet de la présente invention contourne donc entièrement les désavan-tages et inconvénients des appareils connus jusqu'ici et assure le maintien à un niveau sécuritaire des tensions présentes dans le circuit secondaire des transformateurs ~e courant.
En conséquence, la présente invention consiste en un système de protection de transformateurs de courant, lequel système comporte un dispositif de mise en dérivation des bornes de l'enroulement secondaire d'un transformateu~
i~5;Z5S6 de courant, et d'un dispositif d'amorçage mis en fonction lorsque soumis à une tension supérieure à celle apparaissant en régime normal entre les bornes dudit enroulement secon-daire, ledit dispositif de mise en dérivation étant activé
par ledit dispositif d'amorçage de sorte à court-circuiter l'enroulement secondaire du transformateur de courant.
Des modes de réalisation préférés de la présente invention sont décrits ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels:
la Figure 1 montre un schéma général du système de protection suivant la présente invention, la Figure 2 illustre un mode de réalisation du système montré à la Figure l; et la Figure 3 illustre ~m second mode de réalisation du système de la Figure 1.~
Se référant à la Figure 1, celle-ci montre l'agen-cement des éléments constituant le système de protection P
faisant l'objet de la présente invention. Le système de protection P est monté en dérivation à travers les bornes X
et Y de l'enroulement secondaire T2 d'un transformateur de courant T à haut rapport de transformation et ayant un en-roulement primaire désignée par Tl. Une charge L est raccor-dée aux bornes X-Y du transformateur de courant T pour former le circuit secondaire à travers lequel est débité le courant généré par l'enroulement secondaire T2.
Le système de protection P préconisé est constitué
d'un dispositif d'amorçage 1 relié à la borne Y du secondaire par un conducteur "a" ainsi qu'un dispositif de mise en dériva-tion 2 relié à l'autre borne X du secondaire par le~conducteur "b". Les dispositifs 1 et 2 sont interconnectés en série via le conducteur "c". Ce dispositi~f de mise en dérivation 2 est pour sa part fo~né d'un élément inductif 3 qui, lorsqu'activé
~;i2~iS6 par un courant électrique, actionne un élément de court-circuit 4, ce dernier élément étant relié aux bornes X-Y
du transformateur par les conducteurs "d" et "e" respecti-vement.
Le dispositif d'amorçage 1 est conçu de sorte à ne devenir opérationnel que lorsque soumis à une tension supérieure à la tension apparaissant aux bornes X-Y du transformateur T, en régime normal et transitoire. Ce seuil de tension de fonctionnement du dispositif d'amorçage 1, est choisi suivant les caractéristiques particulières du transformateur de courant et de la charge lorsqu'utilisé
en exploitation.
En régime normal, le transformateur T débite dans le circuit secondaire ou charge L et aucun courant ne circule à travers le système de protection P La tension aux bornes X-Y du transformateur est alors insuffisantepour permettre la mise en conduction du dispositif d'amorçage 1, rendant ainsi inopérant le fonctionnement du dispositif de mise en dérivation 2. Le système de protection P, alors en attente, ne consomme aucune énergie.
Lorsqu'un bris ou défaut survient dans le circuit secondaire relié à l'enroulement T2, au point A par exemple, ce circuit secondaire devient alors ouvert créant aux bornes de T2 une surtension qui augmente très rapidement. Cette surtension atteint rapidement le seuil de tension d'amorçage du dispositif 1 qui devient alors conducteur pour activer le dispositif de mise en dérivation 2, l'enroulement secon-daire T2 est ainsi court-circuité via l'élément 4 permettant la dérivation du défaut en A, en toute sécurité.
La Figure 2 illustre un mode de réalisation du systeme de protection P illustré à la Figure 1. I.e disposi-tif d'amorçage 1 (Fig. 1) est formé d'un éclateur à gaz 5 relié en série à une bobine 6 d'un relais R qui correspond à l'élément inductif 3 du dispostif de mise en dérivation
La demande sans cesse croissante d'énergie électri-que a provoqué la conception et l'utilisation de transforma-teurs de courant surdi-mentionnés et à grand rapport de transformation. Or, ces transformateurs présentent en exploi-tation un danger certain lors de la survenue de l'ouverture par inadvertance d'un circuit relié à l'enroulement secondaire de ces transformateurs de courant-dû à l'apparition de sur-tensions considérables à travers les bornes du secondaire.
Quoique ces trans~ormateurs de courant ont été con,cus et dimensionnés en vue de ne pas atteindre la saturation du noyau magnétique dans les pires cas de survenue d'ondes transitoires de courant, car la tension de saturation ne peut-être atteinte en pratique, il arrive cependant que, lors de l'ouverture d'un circuit secondaire, un arc électrique apparaisse en un point du circuit externe situé entre l'enroulement secon-daire du transformateur et le point d'ouverture où la tenue diélectrique est la plus faible. La puissance de cet arc est considérable car sa tension est maintenue constante pen-dant chaque alternance de courant. Ce fait présente un réel danger pour le personnel chargé de l'entretien et la répara-tion du circuit secondaire en question, d'une part, et pourl'équipement associé au circut secondaire, d'autre part.
~k ~p l:~S2S~;6 Il existe actuellement un appareil susceptible de contrer les dangers mentionnés ci-haut en réduisant à
un niveau sécuritaire les surtensiors apparaissant à travers les bornes du secondaire des transformateurs de courant. Cet-appareil utilise un varistor de forte puissance monté sur une plaque de cuivre et branché sur l'enroulement secondaire d'un transformateur et dont l'élévation de température est contrôlée par un thermostat qui court-circuite l'enroulement secondaire pour limiter la température maximum atteinte par le varistor en régime permanent d'un défaut du circuit secondaire. Cet appareil a toutefois l'inconvénient d'8tre volumineux, lourd, relativement dispendieux et à forte dissipation de chaleur et nécessitant un système de ventila-tion. Ces inconvénients ont fortement limité l'utilisation de ce type d'appareils sur les transformateurs de courant.
Le but de la présente invention réside en la conception d'un appareil de protection qui soit léger, compact et d'un prix de revient sensiblement inférieur à celui des appareils connus. De plus, le système de protection proposé
a l'avantage de ne dissiper aucune chaleur lors du fonction-nement des transformateurs de courant en régime normal et en défaut. Le système de protection faisant l'objet de la présente invention contourne donc entièrement les désavan-tages et inconvénients des appareils connus jusqu'ici et assure le maintien à un niveau sécuritaire des tensions présentes dans le circuit secondaire des transformateurs ~e courant.
En conséquence, la présente invention consiste en un système de protection de transformateurs de courant, lequel système comporte un dispositif de mise en dérivation des bornes de l'enroulement secondaire d'un transformateu~
i~5;Z5S6 de courant, et d'un dispositif d'amorçage mis en fonction lorsque soumis à une tension supérieure à celle apparaissant en régime normal entre les bornes dudit enroulement secon-daire, ledit dispositif de mise en dérivation étant activé
par ledit dispositif d'amorçage de sorte à court-circuiter l'enroulement secondaire du transformateur de courant.
Des modes de réalisation préférés de la présente invention sont décrits ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels:
la Figure 1 montre un schéma général du système de protection suivant la présente invention, la Figure 2 illustre un mode de réalisation du système montré à la Figure l; et la Figure 3 illustre ~m second mode de réalisation du système de la Figure 1.~
Se référant à la Figure 1, celle-ci montre l'agen-cement des éléments constituant le système de protection P
faisant l'objet de la présente invention. Le système de protection P est monté en dérivation à travers les bornes X
et Y de l'enroulement secondaire T2 d'un transformateur de courant T à haut rapport de transformation et ayant un en-roulement primaire désignée par Tl. Une charge L est raccor-dée aux bornes X-Y du transformateur de courant T pour former le circuit secondaire à travers lequel est débité le courant généré par l'enroulement secondaire T2.
Le système de protection P préconisé est constitué
d'un dispositif d'amorçage 1 relié à la borne Y du secondaire par un conducteur "a" ainsi qu'un dispositif de mise en dériva-tion 2 relié à l'autre borne X du secondaire par le~conducteur "b". Les dispositifs 1 et 2 sont interconnectés en série via le conducteur "c". Ce dispositi~f de mise en dérivation 2 est pour sa part fo~né d'un élément inductif 3 qui, lorsqu'activé
~;i2~iS6 par un courant électrique, actionne un élément de court-circuit 4, ce dernier élément étant relié aux bornes X-Y
du transformateur par les conducteurs "d" et "e" respecti-vement.
Le dispositif d'amorçage 1 est conçu de sorte à ne devenir opérationnel que lorsque soumis à une tension supérieure à la tension apparaissant aux bornes X-Y du transformateur T, en régime normal et transitoire. Ce seuil de tension de fonctionnement du dispositif d'amorçage 1, est choisi suivant les caractéristiques particulières du transformateur de courant et de la charge lorsqu'utilisé
en exploitation.
En régime normal, le transformateur T débite dans le circuit secondaire ou charge L et aucun courant ne circule à travers le système de protection P La tension aux bornes X-Y du transformateur est alors insuffisantepour permettre la mise en conduction du dispositif d'amorçage 1, rendant ainsi inopérant le fonctionnement du dispositif de mise en dérivation 2. Le système de protection P, alors en attente, ne consomme aucune énergie.
Lorsqu'un bris ou défaut survient dans le circuit secondaire relié à l'enroulement T2, au point A par exemple, ce circuit secondaire devient alors ouvert créant aux bornes de T2 une surtension qui augmente très rapidement. Cette surtension atteint rapidement le seuil de tension d'amorçage du dispositif 1 qui devient alors conducteur pour activer le dispositif de mise en dérivation 2, l'enroulement secon-daire T2 est ainsi court-circuité via l'élément 4 permettant la dérivation du défaut en A, en toute sécurité.
La Figure 2 illustre un mode de réalisation du systeme de protection P illustré à la Figure 1. I.e disposi-tif d'amorçage 1 (Fig. 1) est formé d'un éclateur à gaz 5 relié en série à une bobine 6 d'un relais R qui correspond à l'élément inductif 3 du dispostif de mise en dérivation
2 de la Figure 1, cette bobine 6 enclenchant lorsqu'activée le contact Rl du relais R de sorte à court-circuiter les bornes X-Y de l'enroulement secondaire T2. L'éclateur a gaz 5 est choisi de sorte à tenir plusieurs fois le courant maximum du transformateur lorsque soumis à sa tension d'amor-cage dans l'éventualité d'un défaut en A. Cette tension d'amorçage est inférieure à la tension maximum pouvant appa-raître aux bornes du secondaire à 15 In dans une charged'impédance élevée (protection différentielle). Au moment où ce seuil de tension est atteint, l'éclateur 5 est mis à
feu de son impéd~nce, jusqu'ici très élevée (environ 101 ohms) devient presque nulle en un temps d'envion 0.1 milliseconde.
La tension qui apparaît alors aux bornes de la bobine 6 et des diodes Zener 7 est limitée à un niveau qui correspond à envi-ron 5 fois la tension nominale de fonctionnement du relais R, ce niveau de tension n'est pas excessif, vu le court temps d'application, mais a pour effet d'accélérer considérablement le fonctionnement du relais R. Il est à noter que les diodes Zener 7 font ici fonction de régulateur de tension pour la bobine 6.
Le relais choisi dans le présent exemple est du type à accrochage mécanique et à réarmement par bouton-poussoir. Les deux contacts Rl et R2 du relais sont de forme "c" et peuvent maintenir un courant nominal de 10 ampère C.A.. Le contact R2 est utilisé conjointement avec un dispositif avertisseur sonore et/ou visuel ~non-montré) pour signaler la survenue d'un défaut sur le circuit secondaire et informer du fait que le système de protection P a été activé et que le secondaire du transformateur est court-circuité.
il52S56 La bobine 6 du relais est de type "sensible" puis-que le courant qui la parcourt ne peut être supérieur au pro-duit du courant du réseau par le rapport de transformation du transformateur de courant. A titre d'exemple, si le courant est de 10% du courant nominal et que le rapport soit de 4000/1, le courant dans le circuit sera de 100 ma. Il est à noter que le temps de fonctionnement du système de protection est d'envi-ron 1/4 cycle.
Le mode de réalisation illustré à la Figure 3 est sensiblement semblable à celui de la Figure 2, sauf que le dispositif régulateur par diodes Zener 7 a été remplacé par un dispositif redresseur 8 formé d'un pont de diodes et monté
en parallèle avec un varistor 9. Ce redressement de tension est en effet nécessaire au fonctionnement du relais R à cou-rant continu. Cette tensi~on redressée est limitée par le varistor 9, qui agit comme régulatéur, à un niveau correspon-dant à 5 fois la tension nominale de fonctionnement du relais, comme dans le cas du circuit de la Figure 2.
Les modes de réalisation décrits ci-haut proposent des variantes de circuit du système de protection qui sont fiables et sûrs, car des essais effectués n'on permis de déceler aucune défaillance du système malgré le fait que ces essais aient porté sur un nombre d'opérations du système à
plus de cent fois de celles prévues durant sa vie normale.
feu de son impéd~nce, jusqu'ici très élevée (environ 101 ohms) devient presque nulle en un temps d'envion 0.1 milliseconde.
La tension qui apparaît alors aux bornes de la bobine 6 et des diodes Zener 7 est limitée à un niveau qui correspond à envi-ron 5 fois la tension nominale de fonctionnement du relais R, ce niveau de tension n'est pas excessif, vu le court temps d'application, mais a pour effet d'accélérer considérablement le fonctionnement du relais R. Il est à noter que les diodes Zener 7 font ici fonction de régulateur de tension pour la bobine 6.
Le relais choisi dans le présent exemple est du type à accrochage mécanique et à réarmement par bouton-poussoir. Les deux contacts Rl et R2 du relais sont de forme "c" et peuvent maintenir un courant nominal de 10 ampère C.A.. Le contact R2 est utilisé conjointement avec un dispositif avertisseur sonore et/ou visuel ~non-montré) pour signaler la survenue d'un défaut sur le circuit secondaire et informer du fait que le système de protection P a été activé et que le secondaire du transformateur est court-circuité.
il52S56 La bobine 6 du relais est de type "sensible" puis-que le courant qui la parcourt ne peut être supérieur au pro-duit du courant du réseau par le rapport de transformation du transformateur de courant. A titre d'exemple, si le courant est de 10% du courant nominal et que le rapport soit de 4000/1, le courant dans le circuit sera de 100 ma. Il est à noter que le temps de fonctionnement du système de protection est d'envi-ron 1/4 cycle.
Le mode de réalisation illustré à la Figure 3 est sensiblement semblable à celui de la Figure 2, sauf que le dispositif régulateur par diodes Zener 7 a été remplacé par un dispositif redresseur 8 formé d'un pont de diodes et monté
en parallèle avec un varistor 9. Ce redressement de tension est en effet nécessaire au fonctionnement du relais R à cou-rant continu. Cette tensi~on redressée est limitée par le varistor 9, qui agit comme régulatéur, à un niveau correspon-dant à 5 fois la tension nominale de fonctionnement du relais, comme dans le cas du circuit de la Figure 2.
Les modes de réalisation décrits ci-haut proposent des variantes de circuit du système de protection qui sont fiables et sûrs, car des essais effectués n'on permis de déceler aucune défaillance du système malgré le fait que ces essais aient porté sur un nombre d'opérations du système à
plus de cent fois de celles prévues durant sa vie normale.
Claims (12)
1- Système de protection contre une surtension surve-nant aux bornes d'un enroulement secondaire d'un transforma-teur de courant, comprenant un dispositif de mise en dérivation dudit enroulement secondaire d'un transformateur de courant, et un dispositif d'amorçage mis en fonction lorsque soumis à
une tension supérieure à la tension apparaissant en régime nor-mal entre les bornes dudit enroulement secondaire, ledit dis-positif de mise en dérivation étant activé par ledit disposi-tif d'amorçage de sorte à court-circuiter ledit enroulement secondaire du transformateur de courant.
une tension supérieure à la tension apparaissant en régime nor-mal entre les bornes dudit enroulement secondaire, ledit dis-positif de mise en dérivation étant activé par ledit disposi-tif d'amorçage de sorte à court-circuiter ledit enroulement secondaire du transformateur de courant.
2- Système selon la revendication 1, dans lequel ledit dispositif de mise en dérivation inclus un élément inductif relié en série avec ledit dispositif d'amorçage et un élément de court-circuit connecté aux bornes dudit enroulement secon-daire.
3- Système selon la revendication 1, dans lequel ledit dispositif de mise en dérivation inclus, en parallèle, un dispositif régulateur de tension.
4- Système selon la revendication 2,dans lequel ledit élément inductif est monté en parallèle avec un dispositif régulateur de tension.
5- Système selon la revendication 1, dans lequel ledit dispositif d'amorçage est un éclateur à gaz.
6- Système selon la revendication 1, dans lequel ledit dispositif de mise en dérivation est un relais à accrochage incluant une bobine relié en série avec ledit dispositif d'amorçage et d'un premier contact, normalement ouvert, monté
en parallèle sur ledit enroulement secondaire.
en parallèle sur ledit enroulement secondaire.
7- Système selon la revendication 6, dans lequel ledit dispositif de mise en dérivation inclus un second relais susceptible d'être relié à un dispositif avertisseur.
8- Système selon la revendication 6, dans lequel un dispositif régulateur de tension est monté en parallèle avec ladite bobine.
9- Système selon la revendication 6, dans lequel un dispositif régulateur de tension et un dispositif redresseur sont en parallèle avec ladite bobine.
10- Système selon la revendication 8, dans lequel ledit dispositif régulateur comprend des diodes Zener.
11- Système selon la revendication 9, dans lequel ledit dispositif régulateur est un varistor et ledit dispositif régulateur est un pond de diodes.
12- Système selon la revendication 1, dans lequel ledit dispositif de mise en dérivation est un relais à accrochage et à réarmement par bouton-poussoir.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA000372141A CA1152556A (fr) | 1981-03-03 | 1981-03-03 | Protecteur de transformateur d'intensite |
| US06/509,384 US4521822A (en) | 1981-03-03 | 1983-06-30 | Current transformer protection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA000372141A CA1152556A (fr) | 1981-03-03 | 1981-03-03 | Protecteur de transformateur d'intensite |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1152556A true CA1152556A (fr) | 1983-08-23 |
Family
ID=4119359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000372141A Expired CA1152556A (fr) | 1981-03-03 | 1981-03-03 | Protecteur de transformateur d'intensite |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| CA (1) | CA1152556A (fr) |
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| US20040196675A1 (en) * | 2002-08-05 | 2004-10-07 | David Cope | Self-powered direct current mitigation circuit for transformers |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| BE559161A (fr) * | 1956-07-18 | |||
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-
1981
- 1981-03-03 CA CA000372141A patent/CA1152556A/fr not_active Expired
-
1983
- 1983-06-30 US US06/509,384 patent/US4521822A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4521822A (en) | 1985-06-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKEX | Expiry |