Equipement de :protection d'une ligne de transport d'énergie électrique On sait qu'il existe des équipements de protec tion de ligne. de transport d'énergie électrique, com portant des, relais de mise en route sensibles à Pune des grandeurs électriques qui caractérisent un défaut, tels des relais;
à minimum d'impédance, des relais directionnels sensibles au sens d'écoulement de la puissance, et des éléments de temporisation: ayant pour but de retarder le déclenchement d'un disjonc teur en fonction de la longueur de ligne comprise entre le défaut et le disjoncteur.
Cependant, lorsqu'une ligne présente un défaut d'isolement lors de sa mise sous tension, il est inté ressant d'obtenir un fonctionnement quasi instantané de l'équipement de protection de façon, à obtenir un déclenchement rapide.
La présente invention a pour objet un; équipe- meut caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens agencés de manière à accélérer son fonction nement, lorsque la ligne électrique présente un défaut d'isolement au moment de sa mise sous tension, par la mise en court-circuit temporaire de la chaîne des relais directionnels et des éléments de temporisation.
Cette mise en court-circuit temporaire pourra être effectuée par exemple par un contact d'un relais auxiliaire, qui, lorsqu'il est fermé, réalise une liaison directe entre un contact du relais de mise en route et l'enroulement d'excitation d'un relais de déclen- chement d'un disjoncteur branché sur la ligne. Ce contact pourra être déjà fermé lorsque la ligne n'est pas sous tension, et être maintenu fermé un court instant après l'enclenchement <B>de</B> la ligne avec un défaut.
Il pourra aussi être ouvert lorsque la ligne n'est pas sous, tension, et se fermer instantanément si l'enclenchement s'effectue sur un défaut. Ces ré sultats peuvent être obtenus grâce au fait que l'en roulement du relais auxiliaire est associé avec un circuit à constante de temps:
résistance - capacité ou résistance - self-inductance, agencé ou bien de manière à produire un retard dans l'excitation dudit relais auxiliaire au moment de l'enclenchement de la ligne, ou bien au contraire de manière à produire une excitation instantanée de ce relais.
en cas 'd'en- clenchement de la ligne avec un défaut, cette excita tion dans ce dernier cas ne pouvant pas se produire après un enclenchement sans défaut par suite de l'apparition aux bornes du circuit à constante de temps d'une tension qui s'oppose à la tension d'exci tation fournie par une source auxiliaire.
Les fig. 1 et 2 du dessin annexé représentent, schématiquement et à titre d'exemples, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Sur la fig. 1, 10 désigne l'enroulement d'excita tion d'un relais de mise en route qui commande la manoeuvre des contacts mobiles 11, 12, 13 eh 14. En régime normal, c'est-à-dire .en l'absence de tout dé faut, ces contacts, sont dans la position représentée sur la figure. Le contact mobile 14, en particulier, se trouve sur ses plots 14'.
Lors du fonctionnement du relais de mise en route, ledit contact mobile 14 quitte les plots 14' pour venir sur les plots 14". 4 désigne un ensemble de relais directionnels et d'élé ments de temporisation ayant pour but de retarder lé déclenchement d'un disjoncteur D en fonction de la longueur de ligne comprise entre un défaut et le disjoncteur ;
41 et 42 représentent les contacts de ce relais et éléments de temporisation. 30 désigne l'en roulement d'excitation d'un relais qui, lorsqu'il est sous tension, ferme son contact 31, provoquant ainsi l'excitation de la bobine de déclenchement du dis joncteur D de la ligne (non représenté). Les contacts 11, 41, 42 et l'enroulement d'excitation 30 sont en série, l'ensemble étant branché entre les bornes. d'une source auxiliaire 9.
20 désigne l'enroulement d'excitation d'un relais auxiliaire qui commande la manaeuvre de deux con tacts 21 et 22. Le fonctionnement de ce relais est retardé, tant au moment de l'excitation de l'enroule ment 20 qu'au moment de sa désexcitation, par un condensateur 3 et une résistance 2.
L'ensemble 20-3-2 est connecté, d'une part, à l'un des plots du contact mobile 13 et, d'autre part, à l'un des, plots 14', 14" du: contact mobile 14.1 désigne un redres- seur qui alimente en courant redressé le circuit 20-3-2 quand le contact 13 est fermé, et que le con tact 14 se trouve sur le plot 14'.
Le redresseur 1 est alimenté par une tension alternative fournie par le secondaire d'un transformateur de tension 5 bran ché entre deux phases de la ligne à protéger ou entre une de ses phases et<B>le</B> neutre.
Lorsque la ligne n'est pas mise sous tension, les différents contacts susmentionnés sont dans la posi tion représentée sur la fig. 1.
En particulier, les con tacts 11, 41, 42 sont ouverts et, par conséquent, le contact 31 l'est aussi ; le contact 13 est fermé, et le contact 14 se trouve sur les plots 14', de sorte que le circuit 2-3-20 est prêt à se trouver sous tension par l'intermédiaire du transformateur 5 quand la ligne sera elle-même mise sous tension;
le contact 22 est fermé, de sorte que les contacts 41 et 42 sont court-circuités et que le contact 11 du relais de mise en route est relié directement à l'enroulement d'exci tation 30 du relais commandant le déclenchement du disjoncteur D.
Lorsqu'on met la ligne sous tension, et qu'il n'existe à ce moment aucun défaut, les différents contacts restent, tout d'abord, dans la position repré sentée sur la fig. 1 ; mais la tension qui apparaît alors aux bornes du secondaire du transformateur 5 pro voque, après une certaine temporisation due à la pré sence de la résistance 2 et du condensateur 3, l'exci tation de l'enroulement 20 du relais auxiliaire. Le contact 21 se ferme, et le contact 22 s'ouvre.
L'ou verture du contact 22 décourtcircuite les contacts 41 et 42, et à partir de cet instant, l'équipement de pro tection pourra fonctionner, le cas échéant, dans des conditions normales. En effet, si un défaut apparaît ultérieurement, l'enroulement 10 du relais de mise en route est excité, et les contacts 11 et 12 se fer ment, tandis que le contact 13 s'ouvre et que le con tact mobile 14 vient s'appuyer sur les plots 14".
Dans ces conditions, l'enroulement 20 est maintenant alimenté par la source auxiliaire, 9, par l'intexmé:- diaire des contacts 12-21-14 (sur ses plots 14"). Pen dant cette commutation .l'enroulement 20 reste ex cité, car le condensateur 3 se décharge dans cet en roulement.
Il s'ensuit que le contact 22 est maintenu en position d'ouverture, et que les contacts 41 et 42 des relais directionnels et de mesure de distance peuvent, par leur fermeture éventuelle, commander l'ouverture du disjoncteur D. Si ces deux contacts se ferment, le disjoncteur D ouvre ses contacts, sépa rant la ligne par rapport au réseau. Le relais de mise en route n'étant plus excité, ses contacts 11, 12, 13, 14 reprennent leurs positions représentées sur .la fig. 1.
La tension aux bornes de l'enroulement secon daire du transformateur 5 ayant alors disparu, l'en roulement 20 finit par se désexciter et le contact 21 s'ouvre, tandis que le contact 22 court-circuite de nouveau les contacts 41 et 42.
La commutation du circuit 2-3-20, au moment d'un défaut, pour débrancher ce circuit par rapport au transformateur 5 et le brancher sur la source auxiliaire 9, est nécessaire, car si le défaut affecte une des phases sur laquelle le transformateur 5 est branché, la tension d'excitation de l'enroulement 20 tombe, lorsque le condensateur 3 est déchargé, à une valeur inférieure à celle qui permet, en particu lier le maintien du contact 22 en position. d'ouver ture, de sorte que les contacts 41 et 42 sont court circuités.
Il s'ensuit que l'équipement de protection provoque l'ouverture du disjoncteur D soit intempes tivement, soit avec une temporisation trop faible.
Lorsqu'on met la ligne sous. tension et qu'il existe un défaut d'isolement à ce moment-là, l'enroule ment 10 du relais de mise en route est excité, et le contact 11 se ferme, de sorte que l'enroulement 30 est excité, ce qui provoque l'ouverture du disjonc teur D, puisque le contact 22 reste fermé, l'excita tion de l'enroulement 20 étant retardée par le circuit 2-3.
D'autre part, le contact 13 s'ouvre et le con tact 14 est commuté des plots 14' sur les plots. 14", de sorte que l'alimentation de l'enroulement 20 par le transformateur 5 est supprimée. Cette commuta tion est nécessaire, car le défaut peut ne pas affec- ter les phases entre lesquelles est branché ,ledit trans formateur 5. L'enroulement 20 n'est pas alimenté par la source auxiliaire 9, puisque, par suite de la temporisation, le contact 21 ne s'est pas fermé.
La fig. 2, où les mêmes références ont la même signification que dans la. fig. 1, représente une va riante de ,la fig. 1. Suivant cette variante, l'enroule ment 20 du: relais auxiliaire n'est alimenté que lors qu'un défaut se produit dans la ligne.
Dans cette figure, 7 @et 8 désignent des résistan ces. Le condensateur 3 se charge par l'intermé- diaire du transformateur 5 et du redresseur 1, à tra vers les résistances 2 et 7. Il se décharge à travers les résistances 2, 7, 8. Le transformateur 5 est di mensionné de façon que la tension finale de charge U, du condensateur 3 soit supérieure à la tension de la source auxiliaire 9.
Un redresseur 6 bloque le courant de décharge du condensateur 3 à travers l'enroulement 20.
Lorsque la ligne n'est pas mise sous tension, les différents, contacts sont dans la position représentée sur la fig. 2. En particulier, les contacts 21 et 22 sont ouverts, ceux-ci ne se fermant que lorsque l'en roulement 20 est excité.
Lorsqu'on met la ligne sous tension, et qu'il n'existe à ce moment aucun défaut, le condensateur 3 se charge progressivement à la tension U, Si un défaut apparait ultérieurement, l'enroulement 10 du relais de mise en route est excité, et les contacts 11 et 12 se ferment.
Malgré la fermeture du contact 12, aucun courant ne traverse l'enroulement 20, car, d'une part, la tension finale de charge U, du conden sateur 3 est supérieure à celle de la source auxi liaire 9, et, d'autre part, le redresseur 6 bloque le courant de décharge dudit condensateur.
Les con tacts 21 et 22 restent donc ouverts et l'équipement de protection pourra fonctionner, le cas échéant, dans des conditions normales, par la fermeture éven tuelle des contacts 41 et 42.
Lorsqu'un défaut d'isolement existe sur la ligne au moment de son enclenchement, et que ce défaut n'affecte pas les phases entre lesquelles est branché le transformateur 5, le relais de mise en route ferme ses contacts 11 et 12 au moment où le condensa teur 3 commence à se charger. Sa tension à ses bor nes étant inférieure à celle de la source auxiliaire 9,
un courant complémentaire de charge, fourni par la source 9, traverse l'enroulement 20, ce qui pro voque alors la fermeture des contacts 21 et 22. Comme cela a déjà été indiqué, la fermeture du con tact 22 court-circuite les contacts 41 et 42, de sorte que l'enroulement 30 du relais commandant le dé clenchement du disjoncteur D est immédiatement excité.
La fermeture du contact 21 permet le main- tien de l'excitation de l'enroulement 20, tant que le contact 12, commandé par le relais de mise en route reste fermé.
Lorsque le défaut d'isolement existe sur la ligne au moment de son enclenchement, et que ce défaut affecte les phases entre lesquelles est bran ché le transformateur 5, le processus est le même que celui qui vient d'être décrit, à cette différence près que le condensateur 3 ne se charge pas.
Equipment for: protection of an electric power transmission line It is known that line protection equipment exists. of electrical energy transport, comprising, start-up relays sensitive to one of the electrical quantities which characterize a fault, such as relays;
with minimum impedance, directional relays sensitive to the direction of power flow, and timing elements: intended to delay the tripping of a circuit breaker according to the length of the line between the fault and the circuit breaker.
However, when a line presents an insulation fault when it is energized, it is interesting to obtain almost instantaneous operation of the protection equipment so as to obtain rapid tripping.
The present invention relates to a; team characterized by the fact that it comprises means arranged to accelerate its operation, when the electric line has an insulation fault at the time of its energization, by temporarily short-circuiting the chain of directional relays and timing elements.
This temporary short-circuiting could be effected, for example, by a contact of an auxiliary relay, which, when it is closed, makes a direct connection between a contact of the start-up relay and the excitation winding of 'a tripping relay for a circuit breaker connected to the line. This contact may already be closed when the line is not energized, and be kept closed for a short time after <B> of </B> the line with a fault has been activated.
It can also be opened when the line is not energized, and close instantly if it is activated on a fault. These results can be obtained thanks to the fact that the rolling of the auxiliary relay is associated with a time constant circuit:
resistance - capacitance or resistance - self-inductance, arranged either so as to produce a delay in the excitation of said auxiliary relay when the line is activated, or on the contrary in such a way as to produce instantaneous excitation of this relay .
in the event of the line being switched on with a fault, this excitation in the latter case not being able to occur after switching on without fault as a result of the appearance at the terminals of the time constant circuit of a voltage which opposes the excitation voltage supplied by an auxiliary source.
Figs. 1 and 2 of the appended drawing represent, schematically and by way of examples, two embodiments of the object of the invention.
In fig. 1, 10 designates the excitation winding of a start-up relay which controls the operation of the moving contacts 11, 12, 13 and 14. In normal operation, that is to say. in any case, these contacts are in the position shown in the figure. The movable contact 14, in particular, is located on its pads 14 '.
During the operation of the start-up relay, said movable contact 14 leaves the pads 14 'to come to the pads 14 ". 4 designates a set of directional relays and timing elements intended to delay the triggering of a circuit breaker D according to the length of line between a fault and the circuit breaker;
41 and 42 represent the contacts of this relay and timing elements. 30 designates the excitation rolling of a relay which, when energized, closes its contact 31, thus causing the activation of the tripping coil of circuit breaker D of the line (not shown). The contacts 11, 41, 42 and the excitation winding 30 are in series, the assembly being connected between the terminals. an auxiliary source 9.
20 designates the excitation winding of an auxiliary relay which controls the operation of two contacts 21 and 22. The operation of this relay is delayed, both when the winding 20 is energized and when of its de-excitation, by a capacitor 3 and a resistor 2.
The assembly 20-3-2 is connected, on the one hand, to one of the pads of the movable contact 13 and, on the other hand, to one of the pads 14 ', 14 "of the: movable contact 14.1 designates a rectifier which supplies rectified current to circuit 20-3-2 when contact 13 is closed, and when contact 14 is on pad 14 '.
The rectifier 1 is supplied by an alternating voltage supplied by the secondary of a voltage transformer 5 connected between two phases of the line to be protected or between one of its phases and <B> the </B> neutral.
When the line is not energized, the various contacts mentioned above are in the position shown in fig. 1.
In particular, the contacts 11, 41, 42 are open and, consequently, the contact 31 is also open; the contact 13 is closed, and the contact 14 is on the pads 14 ', so that the 2-3-20 circuit is ready to be under voltage via the transformer 5 when the line is itself put under pressure;
the contact 22 is closed, so that the contacts 41 and 42 are short-circuited and that the contact 11 of the start-up relay is connected directly to the output winding 30 of the relay controlling the tripping of the circuit breaker D.
When the line is energized, and there is no fault at this time, the various contacts remain, first of all, in the position shown in fig. 1; but the voltage which then appears at the terminals of the secondary of transformer 5 causes, after a certain time delay due to the presence of resistor 2 and capacitor 3, the winding 20 of the auxiliary relay to be exited. Contact 21 closes, and contact 22 opens.
Opening of contact 22 disconnects contacts 41 and 42, and from that moment on, the protection equipment can operate, if necessary, under normal conditions. In fact, if a fault appears later, the winding 10 of the start-up relay is energized, and the contacts 11 and 12 close, while the contact 13 opens and the mobile contact 14 comes off. press the 14 "studs.
Under these conditions, the winding 20 is now supplied by the auxiliary source, 9, by the index: - diary of the contacts 12-21-14 (on its pads 14 "). During this switching. The winding 20 remains ex cited, because the capacitor 3 is discharged in this rolling.
It follows that the contact 22 is maintained in the open position, and that the contacts 41 and 42 of the directional and distance measuring relays can, by their possible closing, command the opening of the circuit breaker D. If these two contacts close, circuit breaker D opens its contacts, separating the line from the network. The start-up relay no longer being excited, its contacts 11, 12, 13, 14 return to their positions shown in .la fig. 1.
The voltage at the terminals of the secondary winding of transformer 5 having then disappeared, the rolling 20 ends up de-energizing and the contact 21 opens, while the contact 22 again short-circuits the contacts 41 and 42.
The switching of circuit 2-3-20, at the time of a fault, to disconnect this circuit from transformer 5 and connect it to auxiliary source 9, is necessary, because if the fault affects one of the phases on which the transformer 5 is connected, the excitation voltage of the winding 20 drops, when the capacitor 3 is discharged, to a value lower than that which makes it possible, in particular, to maintain the contact 22 in position. opening, so that the contacts 41 and 42 are short-circuited.
It follows that the protection equipment causes the opening of the circuit breaker D either inadvertently or with a too short time delay.
When we put the line under. voltage and there is an insulation fault at this time, the winding 10 of the start relay is energized, and the contact 11 closes, so that the winding 30 is energized, which causes the opening of the circuit breaker D, since the contact 22 remains closed, the excitation of the winding 20 being delayed by the circuit 2-3.
On the other hand, the contact 13 opens and the contact 14 is switched from the pads 14 'to the pads. 14 ", so that the supply of the winding 20 by the transformer 5 is removed. This switching is necessary, since the fault may not affect the phases between which is connected, said transformer 5. The winding 20 is not supplied by the auxiliary source 9, since, as a result of the time delay, the contact 21 has not closed.
Fig. 2, where the same references have the same meaning as in. fig. 1, represents a variant of, FIG. 1. According to this variant, the winding 20 of the: auxiliary relay is supplied only when a fault occurs in the line.
In this figure, 7 @ and 8 denote resistances. The capacitor 3 is charged by the intermediary of the transformer 5 and the rectifier 1, through the resistors 2 and 7. It is discharged through the resistors 2, 7, 8. The transformer 5 is dimensioned so that the final charging voltage U of capacitor 3 is greater than the voltage of auxiliary source 9.
A rectifier 6 blocks the discharge current of the capacitor 3 through the winding 20.
When the line is not energized, the various contacts are in the position shown in fig. 2. In particular, the contacts 21 and 22 are open, the latter only closing when the rolling 20 is energized.
When the line is energized, and there is no fault at this time, the capacitor 3 is gradually charged to the voltage U.If a fault appears later, the winding 10 of the start-up relay is energized, and contacts 11 and 12 close.
Despite the closing of the contact 12, no current passes through the winding 20, because, on the one hand, the final charging voltage U, of the capacitor 3 is greater than that of the auxiliary source 9, and, on the other hand, On the other hand, the rectifier 6 blocks the discharge current of said capacitor.
The contacts 21 and 22 therefore remain open and the protective equipment can operate, if necessary, under normal conditions, by the possible closing of the contacts 41 and 42.
When an insulation fault exists on the line when it is switched on, and this fault does not affect the phases between which the transformer 5 is connected, the start-up relay closes its contacts 11 and 12 when capacitor 3 begins to charge. Its voltage at its terminals being lower than that of the auxiliary source 9,
an additional charging current, supplied by the source 9, passes through the winding 20, which then causes the closing of the contacts 21 and 22. As has already been indicated, the closing of the contact 22 short-circuits the contacts 41 and 42, so that the winding 30 of the relay controlling the tripping of the circuit breaker D is immediately energized.
Closing the contact 21 allows the energization of the winding 20 to be maintained, as long as the contact 12, controlled by the start-up relay, remains closed.
When the insulation fault exists on the line when it is switched on, and this fault affects the phases between which the transformer 5 is connected, the process is the same as that which has just been described, except for this difference. that capacitor 3 is not charging.