Dispositif de protection différentielle des lignes et appareils électriques par le moyen de transformateurs. Dans l'application des dispositifs diffé rentiels par équilibre de tension pour la pro tection des génératrices de courant, des transformateurs et des lignes d'alimentation ou. de distribution, on est conduit à employer un ensemble de transformateurs d'intensité construits ou disposés d'une manière spéciale. Deux dispositions de transformateurs sont actuellement employées dans ce but; ce sont: 1 Les transformateurs à circuit magné tique ouvert, et 2 Les transformateurs d'intensité dont le primaire est shunté.
Dans tous les cas, la condition à remplir est que les deux secondaires des transforma teurs qui sont montés en opposition donnent un courant résultant nul quel que soit le courant qui traverse la ligne ou l'appareil à protéger, tant qu'il n'y a pas de déséquilibre dans cette ligne ou ces appareils ou du moins, tant que le déséquilibre n'est pas accidentel, mais normal tel que celui résultant d'une capacité. Cette condition ne peut se réaliser dans la pratique que par .le réglage des trans formateurs, soit en faisant varier la grandeur des entrefers, ou le nombre de tours des enroulements dans le cas des transformateurs à circuit magnétique ouvert, soit en faisant varier la résistance du shunt dans le cas des transformateurs à primaire shunté.
Ces réglages sont difficiles à réaliser pra tiquement, le dernier surtout lorsqu'il s'agit de courants de haute tension, où l'on 'est obligé de couper le courant pendant le réglage.
D'ailleurs le but-principal des deux dis positions indiquées est d'éviter, d'une part, que les transformateurs . ne fonctionnent nor malement à une forte induction, le courant secondaire étant normalement nul, et, Autre part, que des défauts d'équilibrage des trans formateurs eux-mêmes ne se- fassent pas sentir excessivement.
Le premier de ces buts peut être atteint aussi en employant, au lieu d'un dispositif à équilibre de tensions, un dispositif à équilibre d'intensités; néanmoins, on n'y trouve, géné ralement, intérêt que dans le cas de la pro tection d'une machine ou d'un transformateur, alors que les deux points dont on désire contrôler l'équilibre sont rapprochés l'un de l'autre; en effet, s'il s'agit d'une ligne, la résistance du fil ou des fils pilotes prend une importance considérable.
Pour atteindre lesdits buts et éviter le défaut mentionné, l'objet de la présente inven tion utilise des transformateurs d'intensité dont les secondaires sont shuntés d'une ma nière permanente et qui sont interconnectés de manière à utiliser les tensions prises aux bornes des shunts des secondaires des trans formateurs comme tensions mises en opposi tion pour s'équilibrer si l'installation à protéger se trouve dans des conditions normales.
L'avantage principal de cette disposition réside donc dans le fait que des transforma teurs ordinaires peuvent travailler ainsi d'une façon normale, c'est-à-dire toujours à une induction comprise entre les limites voulues; elle permet, en outre, d'employer des trans formateurs de mesures de modèles courants fonctionnant en débit normal et pouvant ali menter, par exemple, en même temps des appareils de mesure.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, schématiquement plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Une première forme d'exécution est don née par la fig. 1, qui montre schématiquement la disposition sur une des phases seulement du courant. La ligne<I>Li</I> L'i est la conduite d'alimentation où circule le courant de la phase 1, par exemple ; le courant traverse aux deux extrémités de la ligne les primaires <I>Ti T2</I> de deux transformateurs d'intensité;
les secondaires Il t2 de ces transformateurs débitent chacun sur l'une des résistances en shunt ri r2 et sont reliés ensemble par les fils pilotes pi p2 de telle façon que les diffé rences de potentiel aux bornes des résistances ri et r2 soient en opposition l'une par rap port à l'autre à chaque instant, le circuit ainsi formé renfermant les deux relais Ri et R2 situés à chaque extrémité.
On pourra aussi se contenter d'un seul fil pilote pi, le retour se faisant par la terre. Dans cette disposition, les valeurs de ri et r2 sont déterminées de telle manière qu'il ne passe aucun courant dans le fil pi lors que le même courant (intensité et phase) traverse les deux primaires des transforma teurs, c'est-à-dire lorsque la ligne se trouve dans des conditions normales. S'il se produit au contraire, entre les primaires Ti et<I>T2</I> une fuite de courant, les différences de poten tiel aux bornes respectives de ri et r2 ne s'équilibreront plus exactement et le courant qui passera alors dans le fil pi croîtra avec la grandeur du déséquilibre.
Les transformateurs de mesure sont géné ralement établis sur une base telle qu'ils .puissent débiter 15 ou 20 voltampères sans que l'exactitude de la mesure soit affectée d'une façon appréciable.
Or, le fonctionnement des relais différen tiels n'exige qu'une faible partie de ces volt ampères. On pourra, par suite, trouver avan tage à monter les appareils suivant le schéma de la fig. 2.
Ti et Il sont le primaire et le secondaire du transformateur de mesures à l'une des extrémités de la conduite d'alimentation; le secondaire ü est fermé sur un ampèremètre A et un relais B temporisé à maximum d'in tensité (ou tous autres appareils) et sur une résistance ri fixe calculée pour donner à ses extrémités la différence de potentiel juste suffisante pour le fonctionnement du relais Ri en cas de déséquilibre du courant primaire.
L'intérêt de cette disposition est de per mettre l'emploi, pour ce service, de transfor mateurs de mesure du type normal et fonc tionnant à leurs charges normales, ces transformateurs pouvant servir non seulement à la commande des relais, mais aussi à la mesure de l'intensité de la puissance, etc., sous la condition que la dépense totale nécessaire pour cette double fonction ne dépasse pas les limites hors desquelles le fonctionnement des transformateurs cesse d'être correct et que la dérivation de courant dans les appareils de protection soit -très faible par rapport au courant mesuré; ces deux obligations sont d'ailleurs très facile ment respectées.
Dans le cas où, du fait de la capacité de la conduite d'alimentation et du fil pilote, il existe un déséquilibrage normal pour lequel le relais ne doit pas fonctionner, il est avan tageux de se prémunir contre cet effet de la manière suivante La capacité de la conduite d'alimentation se traduit par un courant déwatté en avance de 90 sur la force électromotrice de la ligne et proportionnel à celle-ci, la force électromotrice du réseau pouvant être sup posée constante ; le courant de capacité est lui-même constant et son effet sur le relais peut être compensé en réglant celui-ci pour ne fonctionner qu'à une intensité plus élevée d'une certaine quantité qu'on détermine expé rimentalement dans chaque cas.
La capacité du fil pilote a une influence plus complexe en ce qu'elle introduit un déséquilibrage qui est fonction de la différence de potentiel aux bornes de chacun des shunts ri et r2 et, par conséquent, fonction de l'intensité qui traverse la conduite d'alimen tation. Pour s'affranchir de ce trouble ou du moins pour qu'il soit sans influence sur les relais, on dispose une bobine de self-induction en dérivation sur la capacité du fil pilote suivant le schéma de la fig. 3.
Du côté du transformateur<I>Ti</I> t1, le fil pilote pi est représenté comme portant en son milieu une capacité C équivalente à celle du fil lui-même, et à l'une des bornes du shunt ri est branchée une bobine ,S ayant un coefficient de self de valeur convenable en rapport avec la capacité C et formant bouchon pour le relais Ri relié à l'autre borne du shunt ri.
Les transformateurs à secondaire shunté sont applicables à la protection différentielle des alternateurs, des transformateurs et, d'une façon générale, de tous les appareils électri ques, avec l'avantage sur le système à équi libre d'intensité que les transformateurs em- ployés dans le premier gardent leur double emploi de dispositifs alimentateurs d'appareils de mesures et de contrôle de l'équilibre.
La fig. 4 donne le schéma d'une forme d'exécution employée dans le cas de la pro tection d'un transformateur de puissance triphasé dont le primaire P et le secondaire S sont montés en étoile. Les particularités res teraient les mêmes pour des transformateurs triphasés dont les enroulements sont tous deux en triangles ou lorsque l'un est en triangle et l'autre en étoile ; dans ce dernier cas, par exemple, les connexions des secon daires des transformateurs de mesures se feront suivant le schéma de la fig. 5.
Dans le cas de la fig. 4, sur les trois phases I, II, III d'alimentation du primaire P sont montés les primaires<I>Ti</I> T2 <I>Ta</I> de trois transformateurs de mesures, dont les secon daires t1 <I>t 2 t a</I> débitent chacun sur un cir- cuit-shunt ri r2 ou ra contenant des appa reils de mesures et au besoin une résistance additionnelle, ou une simple résistance si on n'a pas d'appareils de mesures à employer., Sur les trois phases 1, 2,
3 du secondaire S sont montés les trois transformateurs de mesures T'i T'2 <I>T'a</I> dont les rapports de transformation sont tels que leurs secondaires t'1 t'2 <I>t'a</I> donnent en marche normale la même intensité que les secondaires 1i 12 et ta;
ils débitent chacun sur un des circuits-shunts r'i r'2 et r'3 de même. résistance et même self-induction que ri r2 ra; de plus,, la dif férence de potentiel aux bornes de ri est en opposition avec celle de r'i et le circuit qui réunit ces bornes traverse le relais Ri; il en est de même pour les deux autres qui com mandent respectivement les relais R2 <I>Ra.</I>
Quand les intensités qui traversent les résistances ri et r'1, par exemple, sont les mêmes, le courant est nul dans le relais ; mais si un accident se produit dans le trans formateur, l'intensité dans ri l'emporte sur celle de r'1 et le relais Ri entre en action. On pourra aussi employer le dispositif de la fig. 2 dans le cas où on aura à monter sur le secondaire des appareils de mesures, ou des relais, comme il est dit plus haut. Dans la marche normale, il y a lieu de remarquer que le courant du primaire est augmenté de l'intensité du courant magnéti sant, ce qui n'a pas lieu dans le secondaire.
Pour tenir compte de la différence, qui pour rait faire fonctionner le relais, surtout aux faibles charges du transformateur, on opérera comme pour les courants de capacité dans le cas des conduites d'alimentation, en réglant les relais ainsi qu'il est dit plus haut.