Dispositif pour le verrouillage d'un appareillage de protection d'une ligne électrique. Les dispositifs de protection des lignes électriques qui font intervenir des éléments wattmétriques, soit dans le but de mesurer l'impédance ou la réactance de la boucle constituée par les conducteurs en défaut, soit dans le but d'indiquer la direction de la puissance, peuvent effectuer des mesures erronées, ou indiquer des directions erronées, en cas de défaut biphasé sur un réseau relié au côté triangle d'un transformateur de puis sance dont le côté étoile est raccordé à la ligne protégée.
Sur la fig. 1 du dessin annexé, on a représenté une ligne triphasée à haute ten sion 1, qui est reliée à l'une de ses extré mités à un transformateur 2, ayant des en roulements 3, montés en étoile et branchés sur la ligne 1 et des enroulements 4 montés en triangle et branchés sur un autre réseau. A l'autre extrémité de la ligne 1, trois trans formateurs de courant 5 et trois transforma teurs de tension 6 alimentent les enroule- menu d'un relais 7 d'un type connu sous le nom général de relais de distance. Ce relais, en cas de défaut sur la ligne 1, doit fermer son contact 8 lequel excite la bobine de déclenchement 9 du disjoncteur 10, au moyen de la source auxiliaire 11.
Lorsqu'il se produit un défaut entre deux phases de la ligne 1, par exemple en 12, le diagramme des tensions et des courants à l'endroit où est placé le relais 7 à l'allure indiquée sur la fig. 2, où Ui, U9, <I>Us,</I> repré sentent les trois tensions simples (étoilées), U1.2, U2.3, Us.i, les trois tensions composées et Ii, 12, Is les courants dans les trois fils de ligne.
En cas de court-circuit entre deux phases sur la ligne reliée au côté triangle du trans formateur, par exemple en 13 (fig. 1), le diagramme des courants et des tensions à l'endroit où est placé le relais a l'allure indiquée sur la fig. 3 où les mêmes lettres ont les mêmes significations que sur la fig. 2.
En cas de court-circuit triphasé, par exemple en 14 (fig. 1), le diagramme des courants et des tensions est indiqué sur la, fig. 4, tandis qu'en cas de court-circuit entre une phase et la terre, par exemple en 15 (fig. 1), le diagramme des courants et des tensions est conforme à la fig. 5.
Pour les relais de réactance, dans le cas d'un défaut biphasé sur la ligne 1, cas de la fig. 2, la distance de ce défaut au relais est correctement mesurée par la relation
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Si Z est le vecteur impédance d'un fil de ligne AA' compris entre l'emplacement A d'un relais et un défaut franc (d'impédance négligeable) en A'B' (fig. <I>a),</I> et si<I>1,
</I> et<B>72</B> sont les vecteurs courant dans les deux f il s et U 1.2 le vecteur différence de potentiel entre A et<I>B,</I> on a :
Ul- .z = Z h <I>- Z</I> Is d'où on tire :
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d'oii pour l'impé dance:
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étant le module du vecteur (11-1z) et pour la réactance, qui est la composante du vecteur impédance sui vant l'axe des
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En multipliant le numérateur et le dénomi nateur par 11-1z et en tenant compte du fait que la réactance est proportionnelle à la distance AA', on arrive à la formule ci- dessus donnée.
Les trois formules suivantes se démon trent d'une faon analogue.
Dans le cas du défaut triphasé de la fig. 4, la distance du défaut est correctement mesurée par l'une quelconque des relations
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Dans le cas du défaut à la terre de la fig. 5, la distance du défaut est correctement mesurée par la relation:
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l'existance de ce genre de défaut étant signalée par le fait qu'on a Ii + Ï: + Ïs t 0 ou U, + T79 + Ua t- <I>0.</I> La démonstration (voir fig. b)
de cette dernière formule est analogue à la précédente sauf qu'on doit tenir compte du fait que Zo =- Z en général. On a donc:
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d'où on tire la formule à démontrer, comme dans le cas précédent.
Au contraire, dans le cas du défaut de la fig. 3, la distance du défaut ne peut être mesurée correctement par aucune des rela tions indiquées plus haut. En particulier, les grandeurs qui font intervenir les défauts entre phases conduisent à des mesures infé rieures à D.
On trouve de même que dans le cas du défaut de la fig. 3 certains relais wattmé- triques directionnels peuvent donner une direc tion erronée du sens de la puissance.
II est donc désirable, lorsqu'un défaut de ce genre se produit, d'empêcher le fonc tionnement des relais côté étoile qui risquent d'avoir un fonctionnement incorrect, ou d'aug menter le temps de fonctionnement de ces relais, de manière qu'ils n'agissent pas avant que les relais placés sur le transformateur ou sur le départ de la ligne raccordée du côté triangle n'aient fonctionné.
Dans ce qui suit, on désignera par "ver rouillage" l'opération ayant pour objet, soit d'empêcher le fonctionnement de certains relais, soit d'augmenter leur temporisation. La présente invention concerne un ensem ble de dispositifs qui permettent de réaliser un tel verrouillage et qui sont basés sur le fait que, dans un transformateur triphasé à couplage triangle-étoile, un court-circuit aux bornes d'une phase du côte triangle du trans formateur amène une diminution importante de la tension simple correspondante du côté étoile et une augmentation du courant de la même phase, sans qu'apparaissent dans le circuit du côté étoile ni courant résiduel, ni tension résiduelle.
Les dispositifs de relais de protection indiqués dans ce qui suit, à titre d'exemples, sont basés sur l'un des critériums suivants, qui résultent du fait qu'on vient de signaler et qui, en conséquence, différencient le cas de la fig. 3 des cas des fig. 2, 4 et 5: 1. Diminution importante de l'une seule ment des trois tensions simples, sans qu'il apparaisse ni un courant résiduel, ni une tension résiduelle.
2. Modification des rapports soit entre tensions simples et tensions composées, soit entre courants et différences de courants, sans qu'il apparaisse ni un courant résiduel, ni une tension résiduelle.
Le montage de la fig. 6 donne un exem ple d'application du premier critérium.
Sur cette figure, 1, 2, 3, 4 désignent les trois phases et le neutre de transformateurs de mesure de tension 5, 6, 7 désignent trois relais à minimum de tension, alimentés par les trois tensions simples, et 8, 9, 10 dési gnent trois contacts à ouverture et à ferme ture manoeuvrés respectivement par ces trois relais. Les contacts mobiles sont réunis en semble; d'autre part, les trois contacts fixes de travail sont réunis à l'une des bornes d'un relais 11, dont l'autre borne est reliée à la source auxiliaire 12.
Les trois contacts fixes de repos sont réunis à une connexion abou tissant à l'autre pôle de la source 12,à tra-
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vers le contact de repos 18 d'un relais 14, dont il sera question plus loin. Normalement, le relais 11 n'est pas excité car les trois contacts de repos des relais 5, 6, 7 sont fermés et leurs trois contacts de travail ouverts. S'il se produit entre deux phases un défaut correspondant au diagramme de la fig. 3, l'un des relais 8, 9 ou 10 fonctionne, ce qui excite le relais 11, lequel ouvre son contact 13 qui verrouille le relais de distance non représenté sur la figure.
S'il se produit un défaut analogue à celui de la fig. 2, aucun des relais 5, 7, 7 ne fonctionne car la chute de tension est dans ce cas au plus égale à 50 % et il suffit de régler ces relais en conséquence.
En cas de défaut triphasé (fig. 4), il y a chute de tension sur les trois phases, les trois relais 5, 6, 7 fonctionnent et on peut voir sur le schéma de la fig. 6 que le relais 11 n'est pas excité.
S'il se produit un défaut entre une phase et la terre du côté étoile (cas de la fig. 5) un seul des relais 5, 6, 7 fonctionne, mais il y a alors apparition d'une tension rési duelle (la somme des trois tensions simples n'est plus nulle). On a donc prévu sur la fig. 6, un relais 14, monté suivant un mode connu, entre le point neutre des trois trans formateurs de tension et un point neutre artificiel obtenu avec trois impédances égales 15, 16, 17. Ce relais fonctionne dés que la somme des tensions simples n'est plus nulle et son contact 18 coupe le circuit du relais 11.
A la place des relais à minimum de ten sion, on pourrait employer aussi des relais à minimum d'impédance ou de réactance.
Le critérium n 2 est mis en évidence par les relations suivantes, entre tensions simples et composées ou entre courants et différences de courants: a) Court-circuit entre deux phases côté étoile (par exemple entre fils B et C, cas de la fig. 2) U . a étant la tension entre les fils A et B, etc...
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c) Court-circuit triphasé symétrique
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En supposant qu'on utilise trois relais fonctionnant respectivement lorsque
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on voit qu'en cas de défaut biphasé côté triangle deux relais fonctionnent, tandis qu'en cas de défaut biphasé côté étoile, un seul relais fonctionne. En cas de défaut triphasé, aucun relais ne fonctionne. On peut donc fermer un circuit de verrouillage en montant en série deux à deux des contacts doubles manoeuvrés par ces trois relais, comme il. est indiqué sur la fig. 7, à titre d'exemple.
Sur cette figure, on a désigné par 1, 2 et 3 les trois phases des transformateurs de mesure de tension, par 4 leur neutre, par 5, 6 et 7 trois relais d'un type connu comportant cha cun une bobine motrice 8, 10 et 12, et une bobine antagoniste, 9, 11 et 13, chacun de ces relais fonctionnant lorsque le rapport entre la tension de la bobine motrice et la tension de la bobine antagoniste dépasse une
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En cas de défaut biphasé côté triangle, un relais fonctionne, tandis qu'en cas de défaut biphasé côté étoile, deux relais fonc tionnent et qu'en cas de défaut triphasé aucun relais ne fonctionne.
Pour obtenir le verrouillage, on utilise un montage à contacts multiples analogue à celui de la fig. 7. Court-circuit entre deux phases côté triangle (cas de la fig. 3): certaine valeur, par exemple
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ou une autre valeur jugée plus convenable. Les bobines motrices sont reliées aux tensions simples et les bohisles antagonistes aux ten sions composées.
Les relais 5, 6 et 7 ont des contacts doubles 14, 15, 16, 17 et 18, 19, qui sont montés en série deux à deux, chaque ensem ble étant raccordé à deux barres dites de verrouillage 20.
Un relais de verrouillage 21 est relié à ces barres et à une source auxiliaire 22. Le contact 23 de ce relais est le contact de verrouillage de la protection.
Le contact à ouverture 24 d'un relais 25, identique comme fonctionnement au relais 14 de la, fig. 8, sert à empêcher le verrouillage en cas de défaut à la terre.
Le fonctionnement de. cet ensemble s'ex plique aisément en partant des inégalités décrites plus haut.
On petit aussi utiliser trois relais fonc tionnant respectivement lorsque: DTrüs on peut utiliser un montage plus simple en employant trois relais fonctionnant respectivement lorsque
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Dans le cas d'un défaut biphasé côté étoile, aucun relais ne fonctionne, pas plus qu'en cas de défaut triphasé. En cas de défaut biphasé côté triangle, un relais peut fonctionner dans certaines conditions puisque
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varie entre 0 et
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La fig. 8 illustre un exemple de cette réalisation.
Sur cette figure, on a désigné: par 1, 2 et 3 les trois phases des transfor mateurs de courant, par 4 leur neutre, par 5, 6 et 7 des relais, d'un type analogue à ceux de la fig. 7, comportant chacun un enroulement moteur, 8, 9, 10, et deux enrou lements antagonistes: 11-12,13-14,15-16.
Les contacts 17, 18, 19 de ces relais sont montés en parallèle et excitent un relais 20 au moyen de la source auxiliaire 21. Le contact à ouverture 22 d'un relais 23 actionné par la somme des courants des trois phases sert à empêcher le verrouillage en cas de défaut à la terre.
Il est évident qu'on peut utiliser, sans sortir du cadre de l'invention, d'autres rap ports entre les courants ou les tensions ou d'autres inégalités entre ces rapports et aussi d'autres dispositifs basés sur les principes indiqués ci-dessus.