Dispositif de protection différentielle. On utilise généralement, pour les protec tions différentielles des machines électriques à courants (alternateurs, moteurs. etc.), un montage connu soins le nom de mon tage à. équilibre de .courant dont le schéma est représenté sur la. fig. 1.
Pans cette figure, 1'0 représente un alternateur dont seule une des phase - 11 est représentée, 1.2 et 1,3 sont deux transformateurs de coûrant de construc tion identique, 14 est un relais à maximum de courant très sensible, 15 et 1,6 sont des appareils de mesure ou des relais -de protec tion tels que: ampèremètres, compteurs, re lais de surcharge, etc.
Les enroulements secondaires, des trans formateurs de courant 12 et 13 sont montés en série. Les flèches de la fi.g. 1 indiquent le sens de circulation des courants secon daires. Le relais 1;4 est branché entre deux points du circuit secondaire de ces transfor mateurs, tels que, lorsque les courants pri maires sont égaux, la différence de potentiel entre ces deux points soit nulle:.
Cette condition doit être réalisée dans les circonstances normales, lorsqu'il n'y a pas de défaut dans l'alternateur ni dans l'installation à laquelle il -est raccordé, et doit être maintenue en cas de défaut exté rieur à l'alternateur, toutes circonstances qui se traduisent par des courants égaux dans les deux enroulements primaires des trandor- mateurs de courant.
Par contre, .lorsqu'il se produit un défaut dans l'altern teur (mise à la masse, court circuit entre phases), les deux courants pri maires ne sont plus égaux et leur différence est égale au courant de défaut. Ace moment, les deux courants secondaires ne sont plus identique, et leur résultante excite le relais 14 qui produit le déclenchement du disjonc teur de l'alternateur.
Pour que les transformateurs de courant 12 et 13, supposés identiques, fournissent une tension nulle au relais 14, en cas de de- faut extérieur à l'alternateur, il faut que les impédances comprises entre les bornes secondaires d'un transformateur et les points de raccordement au relais 14 soient toujours égales aux impédances comprises entre les bornes secondaires de l'autre transformateur et ces mêmes points de raccordement.
Or, ces impédances comprennent, en plus des résis tances des conducteurs, les résistances et réactances de divers .appareils comportant généralement des. circuits magnétiques. bobi nés.
Ces circuits magnétiques peuvent être plus ou moins saturés de telle sorte que leurs impédances, même ajustées avec soin pour le courant nominal de l'alternateur, peuvent ne plus être identiques pour le courant de court-circuit extérieur.
11 arrive aussi, lors- que l'alternateur est raccordé à un transfor mateur de puissance de construction moderne, fonctionnant à induction élevée, qu'en cas de surtension accidentelle, le courant débité par l'alternateur comporte des harmoniques (har monique trois par exemple). D'où une raison supplémentaire de déséquilibre des impédan ces dans le circuit des transformateurs de courant.
On peut aussi employer un montage dit ,,à équilibre de tension" dans lequel les se condaires des transformateurs de courant dé signés par 12 et 18 dans la fig. 1 sont mon tés en opposition par rapport au reliais de protection. Une forme de ce montage parti culièrement intéressante est celle dite "à se condaires shuntés" représentée sur la fig. 2.
Dans. cette figure, les transformateurs de courant 12 et 13, dont les primaires sont montés en --série avec l'enroulement f1 de l'alternateur 10, alimentent, par leurs ,secon- daires, l'un des appareils de mesure ou re laie 15 et une résistance (ou plus générale ment une impédance) 17, l'autre, les appa reils de mesure ou relais I6, et une résistance (ou plus généralement une impédance) 18,
identique à la précédente. Les deux résis- tances (ou impédances) ont un même point -commun. 19, que les secondaires des transsfor- mateurs, et l'enroulement du relais 14 est connecté entre leurs extrémités 2i0 et 21.
On voit facilement que si 17 et<B>18</B> sont identiques, de même que 15 et 116, et si les transformateurs de mesure 12 et 13 sont aussi identiques., de même que les conducteurs qui relient leurs secondaires aux appareils, les points 20 et 21 sont constamment au même potentiel, quelle que soit l'importance :du court-circuit produit, à l'extérieur die l'en- roulement 11, par contre, pour un défaut dans cet enroulement, les potentiels des points. 20 et 2-1 -sont différents et un @co:
urant passe dans l'enroulement du relais 1-4.
Il est facile d'ajuster à égalité les imPé- dances 17 et 18, mais, comme dans le mon tage de la fig. 1, si les appareils 15 et 16 contiennent du fer, la.
saturation de leurs circuits magnétiques, pour de forts courants, peut ne pas être la même, et, en cas de défaut extérieur à l'enroulement 11', amenant une forte surintensité ou des. harmoniques, la différence de potentiel entre Mess points 2-0 et 2@.1 peut ne pas être nulle, même si le défaut eut extérieur à l'enroulement 11.
Dans le dispositif suivant l'invention, on évite les inconvénients qui peuvent provenir de cette inégalité pour les fortes surintensités en intercalant ces appareils entre le point commun aux deux impédances<B>17</B> et<B>18</B> et le point commun aux deux secon daires, de façon que les deux secondaires des transformateurs de courant 12 et 1f soient montés en parallèle sur l'ensemble des ap pareils 15 et 16.
La fig. 3,, dans laquelle les chiffres 10 à 21 ont la même signification que dans les fig. 1 et 2, et dans laquelle 22 :est le point commun aux enroulements secondaires des transformateurs, donne à titre d'exemple le schéma @de montage d'une forme d'exécution du dispositif suivant l:
'invention.
On voit que les appareils 15 et 16 sont alimentés par les deux secondaires 12' et<B>13</B> et que des modifications, dans les impédan ces. de -ces appareils n'introduisent aucune dissymétrie dans les circuits secondaires des transformateurs.
On remarque que les caractéristiques du montage de la fig. 3 sont: 10 Les secondaires des transformateurs 12 :et 13 sont montés en parallèle par rap port au :circuit 19-2iDeontenant files appa reils 15 et 16;
20 Le relais de protection différentielle 14 est alimenté cous une différence de po tentiel qui est fonction @de la différenee des courants qui traversent les, secondaires des deux transformateurs 12! et 13, fonction qui s'annule lorsque ces deux courants sont égaux.
La présente invention a pour objet un dispositif qui présente les deux caraPtéristi- ques :ci-@d@essus indiquées.
On peut, par exemple, également rempla cer, dans le montage de la fig. 3, les deux im pédances 17 et 18 par les deux enroulements primaires d'un transformateur de courant auxi liaire, montés de façon que, dans les condi- tions normales, leurs ampèretours soient égaux et de ssignes contraires.
Le montage est indiqué f'ig. 4, dans la quelle les chiffres de<B>110</B> à 1!6. ont !les mêmes significations. que dans, les figures précé dentes, 20, représentant le transformateur de courant auxiliaire @à deux enroulements pri maires et dont l'enroulement secondaire ali mente le relais 14.
On voit facilement que, loris d'un défaut extérieur à l'enroulement 11, les ampèretours résultants, agissaut sur le circuit magnétique du transformateur 23, sont nuls et que la différence de potentiel aux bornes -du relais 14, qui est égale à la force électromotrice in duite dans l'enroulement secondaire de 2'3 est aussi nulle.
Par contre, en cas de défaut dans 11, les ampèretours résultants sont dif férents de zéro et la. différence de potentiel aux bornes du relais 14 est différente de zéro.
Avec les montages des fig. 3 et 4 les appareils 15 et 16 sans parcourus en temps normal par un courant double de celui que ,fournirait. un seul transformateur de courant.
Il pourra donc être avantageux. pour conser ver les calibres normaux des transformateurs et des appareils -de mesure, d'alimenter ces derniers avec un transformateur de courant auxiliaire, ou un autotransformateur de cou rant ayant un rapport de transformation de 2, par exemple 10A/5A, pour des transfor- mate-urs et appareils de mesure de courant nominal 5A.
Les fi-. 5 et 6 représentent en 24 des auto-trams-forma.teurs de courant alimentant les appareils 1i51 et 1,6, les autres chiffres ayant les mêmes significations que dans les figures précédentes.
On n'a indiqué jusqu'ici que l'application de ce montage au schéma de la protection dif férentielle normale, mais il est entendu que le même montage est applicable à tous les schémas dans lesquels .on compare soit deux courants l'un à l'autT e, soit une pluralité de courants les uns par rapport aux -autres.
La fig. 7 donne un exemple d'application du schéma fig. 4 au schéma d'un dispositif pour la protection différentielle -dite "à con ducteur divisé". Sur cette figure, 25 est un alternateur dont les enroulements de chaque phase sont divisés en deux moitiés réunies en parallèle. 26 et 27 sont les, demi-enroule- ments @de l'une des phases,
2i8 et 2s9 des transformateurs de courant dont les enroule- ments secondaires sont réunis en parallèle et débitent sur les appareils de mesure 30, 3'1 eut un transformateur auxiliaire de cou rant et 3'2 un relais @à maximum de courant.
Ce schéma protège l'alternateur contre les court-icircuits entre spires de la même phase et les ruptures .de phases, tous acci dents qui To@mpent l'équilibre ides courants entre les. deux -demi-enroulements.
Un montage analogue est applicable aux protections différentielles des jeux de barres, aux protections différentielles des feeders -en parallèle, aux protections différentielles -des transformateurs, .etc.
On peut enfin, avec les montages décrits. utiliser comme relais de protection, non plus un simple relais à maximum, mais un relais quotientmétrique, du type dénommé "à pour centage", dans lequel on compare -le courant différentiel à la :somme des courants, afin d'éviter qu'en cas d'une légère différence dans les. rapports de transformation des transformateurs de courant, le courant d'er reur ne devienne :
supérieur au courant de fonctionnement du relais au moment d'un défaut extérieur.
Ces relais, comme on le sait, comportent deux éleetro-aimauts montés sur le même arbre et travaillant en sens inverse. L'un de ces électro-aimants (électro-aimant moteur) a tendance à déplacer l'équipage mobile vers son contact et l'autre (électro-aimant anta goniste) a tendance à l'en empêcher.
Les nom bres de tours des deux électro-aimants eontdans un rapport tel que le relais fonc tionne. lorsque le courant différentiel dépasse un certain pourcentage du courant total.
La fig. 8 représente le montage d'un tel relais dans le cas du schéma de la fig. 4, avec 1!a même signification pour les mêmes chiffres. L'enroulement moteur 33, du relais 14 est alimenté par le transformateur auxi- liaire 23 et son enroulement antagoniste 34 est monté en série avec les .appareils 1i5 et 16.