FR2736767A1 - Dispositif pour la compensation d'un courant de mise a la terre d'un reseau electrique polyphase - Google Patents

Abstract

Pour une compensation complète d'un courant de mise à la terre, dans un réseau à moyenne tension, il est proposé, en complément d'une bobine de compensation (11) reliant le point neutre (9) du réseau à la terre (13), de relier aussi à la terre un élément de réactance passive (21), notamment capacitif, qui en cas de mise à la terre d'une ligne de phase (T) est relié encore à une autre ligne de phase (R), située en position de phase prédéterminée par rapport à la ligne de phase sujette au défaut cet élément réactif (21) génère une composante de courant ohmique, qui compense celle du courant de défaut créé par la mise à la terre. La composante déwattée capacitive du courant de dérivation créé par l'élément réactif (21) est supprimée par modification du courant inductif de la bobine de compensation (11).

Description

I L'invention concerne un dispositif pour la compensation d'un courant de

mise à la terre d'un réseau

électrique polyphasé, en particulier d'un réseau A moyenne tension.

Dans les réseaux électriques à haute tension, polyphasés, comme par exemple des réseaux à moyenne tension avec des tensions comprises entre 10 et 20 kV, il peut dans le cas d'une mise à la terre d'une ligne de phase individuelle du réseau, se produire des arcs électriques qui10 sont alimentés par les courants de dérivation capacitifs des lignes de phase. Si les courants de dérivation capacitifs ne dépassent pas un certain ordre de grandeur, par exemple 35 A, l'arc s'éteint de lui- même. Pour limiter les courants de dérivation capacitifs il est connu de mettre à la terre, avec une grande valeur ohmique, au point d'alimentation du réseau, le point neutre du réseau, par un élément de compensation passif avec réactance inductive, par exemple une bobine. La réactance inductive de l'élément de compensation est telle que le20 courant de compensation inductif, traversant l'élément de compensation, compense sensiblement les courants de dérivation capacitifs des lignes de phase. Les capacités de dérivation, formées par rapport à la terre, par les lignes de phase, forment avec la bobine un circuit oscillant parallèle,25 qui en cas d'accord de résonance veille à ce que le courant de compensation inductif de la bobine soit égal aux courants

de dérivation capacitifs des lignes de phase. Dans la pratique, des moyens de commande assurent une régulation appropriée de l'inductivité de l'élément de compensation, un30 réglage surcritique ou sous-critique étant normalement préféré.

Dans les réseaux de lignes aériennes, les capacités de dérivation des conducteurs de phase sont

relativement faibles, de sorte que les courants de dérivation35 capacitifs sont relativement réduits et peuvent être maîtrisés par des éléments de compensation du type précité.

Les conditions sont différentes pour les réseaux de câbles ainsi que pour les réseaux de lignes qui sont constitués de manière mixte de réseaux de lignes aériennes et de réseaux de câbles. Dans les réseaux de câbles les conducteurs de phase5 sont blindés, et il en résulte en conséquence des capacités de dérivation relativement élevées et des courants de dérivation capacitifs importants, par exemple de l'ordre de plusieurs centaines d'ampères. Dans ces réseaux, les courants de dérivation compensés se situent en règle générale encore10 toujours au- dessus de la limite de courant, menant à l'extinction automatique de l'arc. Même si un degré de compensation suffisant pour l'extinction des étincelles est atteint, les réseaux de câbles tendent à allumer l'arc en retour, étant donné que généralement en cas de mise à la15 terre, l'isolation entre le conducteur de phase et son blindage est détruite et la distance entre le conducteur de phase et le blindage, de 7 mm par exemple, ne suffit pas, en cas d'isolation détruite, pour empêcher un nouvel allumage d'un arc. En cas d'allumage en retour de l'arc on court le20 risque que des conducteurs de phase voisins soient également endommagés et qu'il se produise des courts-circuits polyphasés. En cas de mise à la terre il se produit non seulement des courants de défaut capacitifs, mais également des composantes de courant de défaut ohmiques, qui sont provoquées par exemple par des pertes actives de transformateurs ou d'isolateurs. Des composantes de courant de défaut ohmiques peuvent par exemple avoir un ordre de grandeur de 2 % des courants de dérivation capacitifs. Elles30 ne peuvent être compensées par des éléments de compensation inductifs du type précité. Les composantes de courant ohmiques (composantes actives du courant) renforcent les effets négatifs mentionnés précédemment et rendent difficile l'extinction des étincelles.35 Par le prospectus "Regelbare ErdschluB-Lôschspule fur ErdschluB-Schutzanlage (System Swedish- Neutral)" de la société Starkstrom-Gerâtebau GmbH ou par le document EP-B-164 321 il est connu de pourvoir la bobine de compensation, reliant le point neutre du réseau à la terre, d'un enroulement auxiliaire de puissance supplémentaire et5 d'envoyer, par l'enroulement auxiliaire de puissance, à partir d'une source de courant active, au point neutre, une puissance complexe dont la composante active compense la composante de courant de défaut ohmique. Au moyen d'un régulateur on règle non seulement le réglage de base de la10 bobine de compensation, mais on calcule et on règle aussi la grandeur de la composante active à alimenter en cas de mise à la terre. Par envoi de la puissance complexe il est possible de réduire sensiblement à zéro le potentiel sur le point de mise à la terre. On obtient certes de cette façon de pouvoir15 compenser aussi des réseaux relativement grands et de réduire aussi largement le risque de dommages aux personnes au point de défaut, mais ceci s'obtient au prix d'une complexité technique relativement élevée. Les composants pour la production de la puissance complexe, à envoyer dans la bobine20 de compensation, doivent être conçus pour des courants relativement élevés et nécessitent au point d'alimentation, en règle générale, un réseau auxiliaire supplémentaire, dimensionné à cet effet, si un éventuel réseau auxiliaire existant n'est pas surdimensionné dans ce but.25 Par le rapport de H.-L. Schuck "Neutralisierung von ErdschluBfehlern in Mittelspannungskabeln durch Leitererdung", Elektrizitâtswirtschaft, année 93 (1994), n 21, pages 1272 à 1278, il est connu de court-circuiter à la terre le point neutre isolé, en cas de défaut de mise à la30 terre, par l'intermédiaire d'un interrupteur de puissance unipolaire. De cette façon le potentiel au point de défaut peut être réduit à un potentiel résiduel qui en règle générale n'est plus suffisant pour un allumage en retour. Avec ce mode de fonctionnement, les autres conducteurs de phase restent35 toutefois à la tension composée et tendent, en raison de cette surtension, également vers une mise à la terre. Une mise à la terre polyphasée de ce type peut endommager durablement le réseau de câbles. Les réseaux de câbles avec compensation de mise à la terre ont bien souvent une courbe de résonance plate, qui peut conduire à des problèmes lors de l'accord de la bobine de compensation. Par le rapport Schâfer "Erhohung der Verlagerungsspannung in Mittelspanungs-Kabelnetzen mit ErdschluBkompensation", Elektrizitâtswirschaft, année 93 (1994), n 21, pages 1295 à 1302, il est connu d'accroître la tension de déplacement du point neutre, relativement basse dans ce cas, par raccordement d'une capacité supplémentaire entre l'un des conducteurs de phase et la terre, et donc d'introduire dans le réseau une asymétrie, facilitant l'accord de la bobine de compensation. Par V. Leitloff,15 R. Feuillet et L. Pierrat "Messen der Parameter eines kompensierten Netzes durch Injektion eines Stromes in den Sternpunkt" Elektrizitâtswirschaft, année 93 (1994), n 22, pages 1371 à 1376 ainsi que par le document FR-A-2 697 341 on sait injecter un courant de mesure dans le point neutre d'un20 réseau compensé par une bobine de compensation, et déterminer dans cet état les paramètres de base du réseau, nécessaires à l'accord de résonance de la bobine de compensation. Des procédés de surveillance similaires sont connus par le document EP-B-235 145.25 L'invention a pour but de réaliser un dispositif pour la compensation d'un courant de mise à la terre d'un

réseau électrique polyphasé, en particulier d'un réseau à moyenne tension, qui permette avec un nombre de pièces de construction réduit une compensation, pratiquement complète,30 de courants de défaut de mise à la terre.

L'invention part d'un dispositif pour la compensation de courants de mise à la terre d'un réseau électrique polyphasé, en particulier d'un réseau à moyenne tension, comportant: un élément de compensation passif commandable, connecté entre un point neutre du réseau et la terre, avec s réactance inductive en vue de la production d'un courant de compensation inductif, compensant des composantes de courant capacitives de courants de défaut survenant en cas de mise à la terre de l'une des lignes de phase du réseau,5 des moyens de compensation en vue de la compensation de composantes de courant ohmiques des courants de défaut et des moyens de commande en vue de la commande du courant de compensation inductif de l'élément de

compensation.

Partant d'un tel dispositif il est prévu suivant l'invention que les moyens de compensation comprennent un élément de réactance passive relié à la terre, pouvant être relié, en cas de mise à la terre d'une ligne de phase, avec une autre ligne de phase en position de phase prédéterminée par rapport à une ligne de phase, dont le courant de dérivation possède une composante de courant ohmique compensant la composante de courant ohmique du courant de défaut ainsi qu'une composante déwattée, et que les moyens de20 commande, en cas de mise à la terre, font varier le courant de compensation inductif de l'élément de compensation, d'une valeur différentielle compensant la composante déwattée du courant de dérivation de l'élément de réactance. L'invention s'appuie ici sur la réflexion selon laquelle par un élément de réactance inductif ou capacitif, à partir de la tension de phase de l'un des deux conducteurs de phase, non concerné par la mise à la terre, il est possible de produire sur le point neutre du réseau, un courant de compensation déphasé par rapport au courant de défaut ou30 courant de dérivation complexe, en supplément au courant de compensation, produit dans l'élément de compensation inductif. On peut obtenir ici que la composante de courant ohmique de ce courant de compensation supplémentaire, soit déphasée de 180 par rapport à la composante de courant35 ohmique du courant de défaut, que donc la composante de courant ohmique du courant de défaut soit totalement compensée. La composante déwattée, produite par l'élément de réactance, à côté de la composante de courant ohmique de compensation, est compensée de son côté par une variation supplémentaire de la réactance inductive de l'élément de5 compensation. L'invention permet donc la compensation totale de courants complexes de dérivation ou de défaut, exclusivement avec des composants passifs. La puissance électrique, nécessaire à la compensation, ne doit pas être prélevée d'un réseau auxiliaire; au contraire elle peut être

envoyée directement à partir du réseau à compenser.

Si l'élément de réactance est un élément de réactance inductif, en cas de mise à la terre, il est relié à la ligne de phase, en retard de phase par rapport à la ligne de phase touchée par la mise à la terre. Dans le cas d'un15 élément de réactance capacitif, en cas de mise à la terre d'une ligne de phase, cet élément est relié avec la ligne de phase en avance de phase par rapport à cette ligne de phase. Dans une forme de réalisation préférée, l'élément de réactance comporte deux enroulements couplés entre eux comme un transformateur, dont un premier enroulement, relié à la terre, peut être relié par plusieurs interrupteurs unipolaires au choix avec l'une des lignes de phase du réseau, tandis qu'à un second de ces enroulements peuvent être raccordés des condensateurs individuellement ou/et en groupe, par l'intermédiaire de plusieurs interrupteurs de commande. S'il s'agit ici d'un élément de réactance inductif, les deux enroulements peuvent être réalisés par une bobine avec enroulement auxiliaire, la réactance inductive de la bobine pouvant être modifiée par les condensateurs raccordés30 à l'enroulement auxiliaire. Dans le cas d'un élément de réactance capacitif, les deux enroulements forment avantageusement un transformateur monophasé, qui transforme la capacité des condensateurs, conformément au rapport de transformation des deux enroulements, de sorte que l'élément35 de réactance ainsi construit possède une réactance capacitive. Dans chaque cas on n'a toutefois besoin pour la commutation des condensateurs que de commutateurs conçus pour des tensions relativement faibles (400 V) et de condensateurs dimensionnés pour des tensions correspondantes, ce qui réduit encore le nombre de pièces de construction. Les condensateurs5 ont avantageusement des capacités échelonnées suivant une série géométrique, de sorte qu'avec un nombre réduit de

condensateurs une variation de capacité étroitement échelonnée est possible.

L'élément de compensation est de préférence une bobine avec un enroulement auxiliaire de puissance, couplé comme un transformateur à la bobine, et à l'enroulement auxiliaire de puissance peuvent être raccordés individuellement ou/et en groupes plusieurs condensateurs, par l'intermédiaire de plusieurs interrupteurs de commande,15 en vue de la commande de la réactance de l'élément de compensation. Les condensateurs prévus pour la variation de la réactance inductive possèdent eux aussi des capacités échelonnées suivant une série géométrique et peuvent être utilisés pour le réglage de base de la réactance de la bobine ainsi que pour la variation nécessaire en cas de mise à la terre, de la réactance inductive. Il est bien entendu que le réglage de base peut être donné cependant aussi par d'autres moyens, par exemple en prévoyant que la bobine est une bobine à noyau plongeur avec entrefer variable. Mais la bobine formant l'élément de compensation peut aussi être conçue de manière à comprendre plusieurs enroulements de branche reliés à la terre, placés sur un noyau commun à plusieurs branches, qui peuvent être montés en parallèle individuellement ou/et

en groupes, par des interrupteurs de commande, en vue de la30 commande de la réactance de l'élément de compensation.

Les condensateurs de l'élément de compensation peuvent être différents des condensateurs de l'élément de réactance, ce qui toutefois accroît la complexité des circuits. On parvient à une réalisation particulièrement35 simple si les interrupteurs de commande et les condensateurs sont associés conjointement à l'élément de réactance et & l'élément de compensation et si les interrupteurs de commande sont des commutateurs qui relient les condensateurs alternativement soit avec l'enroulement auxiliaire de puissance de la bobine, soit avec le deuxième enroulement de5 l'élément de réactance. Pour obtenir qu'à une variation de la composante déwattée du courant de dérivation de l'élément de réactance corresponde une variation tout aussi grande de la composante déwattée du courant de défaut causé par la mise à la terre, dans une variante avantageuse il est prévu que le10 rapport de transformation du second enroulement de l'élément de réactance par rapport à son premier enroulement ou/et le rapport de transformation de l'enroulement auxiliaire de puissance de la bobine par rapport à la bobine, sont choisis de manière que lors de la commutation de condensateurs au15 moyen des interrupteurs de commande, on obtienne des variations de même valeur de la composante déwattée du

courant de dérivation de l'élément de réactance et du courant de compensation inductif de l'élément de compensation. On obtient de cette façon que la puissance réactive de l'élément20 de réactance soit égale à celle de l'élément de compensation.

Comme il a déjà été dit, l'élément de compensation peut être conformé en bobine avec plusieurs enroulements de branche reliés à la terre, placés sur un noyau commun à plusieurs branches. Avantageusement un premier25 de ces enroulements de branche est relié fixement au point neutre du réseau, et au moins un deuxième, de préférence plusieurs deuxièmes enroulements de branche peuvent être montés en parallèle, individuellement ou/et en groupes, par des interrupteurs de commande du premier enroulement de30 branche, en vue de la commande de la réactance de l'élément de compensation. Les réactances inductives des deuxièmes enroulements de branche sont avantageusement échelonnées, en particulier suivant une série géométrique, de sorte qu'avec un nombre réduit d'enroulements de branche, par exemple trois35 deuxièmes enroulements de branche, on peut obtenir un grand nombre de gradations grossières de l'impédance totale de l'élément de compensation. Les gradations grossières sont telles que par la gradation fine capacitive, exposée précédemment, on obtient une réactance inductive variable dans de très petits degrés de résistance. 5 Dans une forme de réalisation préférée, au moins un des deuxièmes enroulements de branche peut être alternativement soit monté en parallèle au premier enroulement de branche, soit relié avec l'une des lignes de phase pour former un élément de réactance inductif, par10 l'intermédiaire d'interrupteurs. Etant donné que l'un des enroulements de branche est utilisé en double, la complexité de construction est considérablement réduite. Le deuxième enroulement de branche, formant l'élément de réactance, possède une prise pouvant être reliée au premier enroulement de branche. Il est ainsi tenu compte du fait que cet enroulement de branche se situe en fonctionnement normal sur un potentiel de point neutre, tandis qu'en cas de mise à la terre il se situe à la tension composée supérieure de la ligne de phase. Le rapport du nombre de spires total du20 deuxième enroulement de branche, pouvant être relié avec la ligne de phase, par rapport au nombre de spires de l'enroulement de prise, est environ égal à 1,5. La branche de noyau, portant l'enroulement de branche branché, porte un enroulement auxiliaire de puissance couplé comme un25 transformateur avec l'enroulement de branche branché, en vue de la commande de la réactance, qui forme le deuxième enroulement précité de l'élément de réactance. Dans une forme de réalisation préférée, en cas de fonctionnement non perturbé du réseau, le couplage en transformateur des enroulements de l'élément de réactance est utilisé pour produire dans le réseau une asymétrie, qui facilite l'accord de base de l'élément de compensation inductif. A cet effet, le deuxième enroulement de l'élément de réactance peut être relié, en cas de fonctionnement non35 perturbé du réseau, avec un élément d'impédance calibré tandis que le premier enroulement, commandé par un circuit de calcul et de commande, est relié par les interrupteurs unipolaires l'un après l'autre, avec chaque ligne de phase individuelle du réseau. Le circuit de calcul et de commande règle, indépendamment de l'asymétrie produite par l'élément5 d'impédance dans le réseau, l'élément de compensation inductif sur une valeur de base. Les méthodes selon lesquelles le circuit de calcul et de commande fonctionne ici, peuvent être classiques. Un exemple de réalisation de l'invention est

décrit ci-après plus en détail en référence au dessin.

La figure 1 est un schéma fonctionnel d'un dispositif de compensation de courants de mise à la terre dans un réseau polyphasé à moyenne tension; la figure 2 est un diagramme vectoriel illustrant le dispositif de la figure 1; la figure 3 est un schéma fonctionnel d'une variante du dispositif de la figure 1 et

la figure 4 est un diagramme vectoriel illustrant le dispositif de la figure 3.

La figure 1 représente des lignes de phase R, S et T d'un réseau à moyenne tension triphasé, qui est alimenté à partir d'un transformateur 1 avec des enroulements primaires 3 et des enroulements secondaires 5, reliés aux lignes de phase R, S et T. Les lignes de phase R, S et T ont25 des capacités de fuite CR, Cs et CT, qui en cas de mise à la terre de l'une des lignes de phase, ici la ligne de phase T, indiquée par une flèche 7, peuvent conduire à des courants de défaut complexes, c'est-à- dire constitués d'une composante de courant ohmique IER et d'une composante déwattée capacitive30 IEb, sur le conducteur de phase T touché par la mise à la terre et donc à un arc sur le conducteur de phase T. L'arc peut entrainer une destruction durable du conducteur de phase T et éventuellement des autres conducteurs de phase R et S, non touchés dans un premier temps.35 Pour maintenir faible la composante déwattée capacitive du courant de défaut provoqué par la mise à la terre, il est raccordé à un point neutre du réseau, ici le point de liaison 9 des enroulements secondaires 5 du transformateur 1, une bobine de soufflage ou de compensation 11 réglable, qui relie avec une grande valeur ohmique le point neutre 9, avec la terre désignée par 13. La bobine de compensation 11 produit un courant de compensation inductif Isp, qui compense la composante déwattée capacitive IEb du courant de défaut. L'inductivité de la bobine de compensation forme avec les capacités de fuite CR, CS et CTun circuit de résonance parallèle, qui fonctionne sensiblement à sa fréquence de résonance et assure que le courant de compensation inductif Isp de la bobine de compensation 11 et le courant de défaut capacitif IEb des capacités de fuite CR, CS et CT, sont sensiblement égaux. Pour pouvoir régler au moins approximativement la bobine de compensation 11 sur la fréquence de résonance, celle-ci est conformée en bobine réglable. Pour le réglage il est prévu un circuit de calcul et de régulation, désigné par 15, qui réagit de manière connue en soi à des paramètres mesurables, par exemple la20 tension de déplacement, l'asymétrie et le degré d'accord, et calcule la grandeur du courant de bobine inductif Isp nécessaire ou de l'inductivité de la bobine de compensation 11, à partir de valeurs mesurées ou calculées, et règle en conséquence la bobine de compensation 11, par l'intermédiaire d'une commande 17. Le réglage de base de la bobine de compensation 11 est effectué, dans l'exemple de réalisation représenté, à l'aide d'un enroulement auxiliaire de puissance 19, couplé à la manière d'un transformateur à la bobine de compensation 11, enroulement auxiliaire de puissance auquel peuvent être raccordés, par des interrupteurs S1 à SN, des condensateurs C1 à CN, mis à la terre unilatéralement,

individuellement ou en groupes, mais parallèlement entre eux.

Les valeurs de capacité des condensateurs C1 à CN sont échelonnées suivant une série géométrique, de sorte qu'en choisissant convenablement les condensateurs et par une commande appropriée des interrupteurs S1 à SN, on a une valeur de capacité finement graduée parallèlement à l'enroulement auxiliaire de puissance 19. L'enroulement auxiliaire de puissance 19 permet de cette façon une gradation fine de la bobine de compensation 11. Il est bien5 entendu qu'au moyen des condensateurs C1 à CN et de l'enroulement auxiliaire de puissance 19, on peut effectuer

en variante aussi un accord grossier de la bobine, de sorte qu'éventuellement la bobine de compensation 11 peut être réalisée aussi en tant que bobine non variable. Les10 interrupteurs S1 à SN sont commandés par la commande 17.

Pour pouvoir compenser non seulement la composante déwattée capacitive IEb des courants de défaut, il est prévu un élément de réactance, désigné d'une manière générale par 21, ici un élément de réactance avec réactance capacitive, qui est relié d'une part à la terre 13 et qui d'autre part peut être relié au choix avec l'une des lignes de phase R, S ou T, par un interrupteur SR, Ss et ST unipolaire, pouvant être commandé séparément. En cas de mise à la terre, l'élément de réactance capacitif 21 est relié à la ligne de phase, en20 avance de phase par rapport à la phase touchée par la mise à la terre, par fermeture de l'interrupteur unipolaire, en cas de mise à la terre sur la ligne de phase T, donc par fermeture de l'interrupteur SR, avec la ligne de phase R. Le courant de compensation IC complexe, s'écoulant ainsi entre la ligne de25 phase R et la terre 13, possède une composante ohmique ICr qui est déphasée de 180 par rapport à la composante ohmique IEr du courant de défaut, s'écoulant en raison de la mise à la terre (figure 2). La grandeur de la composante ohmique ICr est déterminée par la valeur d'amplitude du courant complexe ainsi créé, rapporté à la tension Uo apparaissant au point neutre du fait de la mise à la terre de la bobine de compensation 11, qui est cependant un courant capacitif, rapporté à la phase de la ligne de phase R. Pour pouvoir adapter l'amplitude de la composante de courant ohmique ICr à la composante de courant35 de défaut ohmique IEr, l'élément de réactance 21 comprend un transformateur monophasé 23, dont l'enroulement secondaire relie les interrupteurs SR, SS et ST à la terre 13 et à l'enroulement primaire 27 duquel peuvent être raccordés individuellement ou en groupes, mais toujours en parallèle, les condensateurs C1 à CN, en vue de la commande de la réactance capacitive de l'élément de réactance 21. Les interrupteurs S1 à SN sont ici conformés en commutateurs, qui relient, comme exposé encore ci-après plus en détail, les condensateurs C1 à CN, alternativement, soit avec l'enroulement primaire 27 soit avec l'enroulement auxiliaire de puissance 19 mais dans chaque cas, par variation des condensateurs C1 à CN, raccordés parallèlement entre eux à l'enroulement primaire 27, on obtient que la composante de courant ohmique ICr, que produit l'élément de réactance 21, est égale à l'opposé à la composante ohmique IEr du courant de

défaut et compense, au point de défaut, la composante de courant ohmique IEr du courant de défaut.

Comme le montre encore la figure 2, l'élément de réactance 21 produit toutefois une composante déwattée capacitive ICb, qui augmente la composante déwattée20 capacitive IEb du courant de défaut résultant de la mise à la terre. Le circuit de régulation et de calcul 15 commande la bobine de compensation 11, par les interrupteurs S1 à SN, mais de façon que dans la bobine de compensation 11 s'écoule un courant de compensation inductif, supérieur de la valeur25 différentielle AIsp = ICb. De cette façon, en supplément aux courants de dérivation capacitifs, on compense aussi le courant de dérivation capacitif ICb supplémentaire, provoqué par l'élément de réactance 21. En définitive toutefois, le courant de défaut s'écoulant en raison de la mise à la terre30 est compensé en ce qui concerne sa composante de courant ohmique ainsi que sa composante déwattée capacitive, sensiblement complètement par des composants passifs, qui en plus sont directement alimentés à partir du réseau à moyenne tension.35 Pour obtenir que le courant de dérivation capacitif ICb et le courant différentiel inductif ASp varient dans le même sens et de la même valeur, lorsque des condensateurs C1 à CN sont reliés au moyen des commutateurs S1 à SN, par des inverseurs, alternativement avec l'enroulement auxiliaire de puissance 19 ou l'enroulement5 primaire 27, ces composants sont dimensionnés comme suit: Comme le montre la figure 2, la composante de courant capacitif ICb du courant de dérivation est égale à la valeur IC 1 cos30 , c'est-à-dire 0,866 IC. D'autre part, la puissance transmise par le transformateur monophasé 23 doit être égale à 1,73 fois la puissance transmise à la manière d'un transformateur entre l'enroulement auxiliaire de puissance 19 et la bobine de compensation 11, puisque le transformateur monophasé 23 se trouve à la tension composée, tandis que la bobine de compensation 11 conduit la tension de15 phase. Si l'on suppose une même variation de la capacité, il faut donc que le carré du rapport de transformateur monophasé 23 se comporte par rapport au carré du rapport de transformation, occasionné par l'enroulement auxiliaire de puissance 19 par rapport à la bobine de compensation 11, comme20 dans un rapport de 2 à1. Dans la pratique ceci fait que les condensateurs C1 à CN ainsi que les commutateurs S1 à SN se situent à un niveau de basse tension de 400 V par exemple, par comparaison à un niveau de tension moyenne de 10 000 à 20 000 V. La figure 1 représente le dispositif dans le cas d'une mise à la terre. En cas de réseau non perturbé, les interrupteurs SR, Ss et ST unipolaires sont tous ouverts, ainsi qu'un interrupteur de commande SE, reliant le transformateur monophasé 23 aux commutateurs S1 à SN. Le circuit de régulation et de calcul 15 ferme en cas de mise à la terre, comme décrit, l'interrupteur unipolaire associé à la ligne de phase en avance, ainsi que l'interrupteur de commande SE, Pour le réglage de base de la bobine de compensation 11 en fonctionnement de réseau non perturbé, une impédance calibrée ZK peut être montée en parallèle à l'enroulement primaire 27 du transformateur monophasé 23, au moyen d'un interrupteur de commande SK. L'impédance calibrée ZK est reliée aux différentes lignes de phase R, S et T, sous la commande du circuit de régulation et de calcul 15, successivement, par fermeture de l'un des interrupteurs unipolaires SR, SS et ST, et produit de ce fait des asymétries définies dans le réseau. L'interrupteur SE est dans ce cas ouvert. Le circuit de régulation et de calcul 15 assure, comme expliqué précédemment, un accord de résonance10 de la bobine de compensation 11, pour lequel le courant de bobine inductif Isp est au même niveau que la composante de courant de défaut capacitive IEb. Pour l'introduction de l'asymétrie recherchée dans le réseau, aucune source de

courant active, commandable, supplémentaire n'est nécessaire.15 Ici aussi la puissance nécessaire est directement dérivée du réseau à moyenne tension, par des composants passifs.

La figure 3 représente une variante du dispositif de la figure 1, qui diffère de celui de la figure 1 avant tout par le fait qu'au lieu d'un élément de réactance20 capacitif, on utilise un élément de réactance inductif pour la compensation. Les composants ayant la même fonction sont

désignés sur la figure 3 avec les chiffres ou les symboles de la figure 1. Pour la description du circuit et de son fonctionnement il est fait référence à la description25 précédente des figures 1 et 2.

La bobine de compensation 11 est une bobine de compensation à plusieurs branches, qui comprend, sur un noyau 29 commun, à plusieurs branches, un premier enroulement de branche 31, relié fixement à la terre 13 et au point neutre 9 ainsi que plusieurs, par exemple trois deuxièmes enroulements de branche L1, L2 à LN. Les réactances inductives des enroulements de branche L1, L2 à LN sont échelonnées, par exemple sous la forme d'une série géométrique et peuvent, commandées par le circuit de régulation et de calcul 15, être35 montées en parallèle, individuellement ou/et en groupes, au premier enroulement de branche 31, au moyen d'interrupteurs de commande S'i, S'2 à S'N. De cette façon il est possible de

faire varier la réactance inductive par degrés grossiers.

L'un des enroulements de branche, ici l'enroulement de branche L1, a une prise 33 qui peut être reliée, par l'interrupteur S'l, au côté du point neutre de l'enroulement de branche 31. Le côté éloigné du côté terre de

l'enroulement de branche L1 peut être relié, par les interrupteurs unipolaires SR, Ss ou ST, au choix, avec l'une des lignes de phase R, S ou T, en cas de mise à la terre.

L'interrupteur S'1 et les interrupteurs SR, SS et ST d'autre part sont verrouillés réciproquement, de sorte que l'enroulement de branche L1 ne peut être relié qu'avec l'enroulement de branche 31 ou avec l'une des lignes de phase R, S, T. En fonctionnement normal, l'enroulement de branche15 est utilisé pour l'accord grossier de l'élément de compensation 11, tandis qu'en cas de mise à la terre,

l'enroulement de branche L1 fait partie intégrante de l'élément de réactance inductif 21.

Sur la branche du noyau de l'enroulement de branche 31, repose, comme ceci a déjà été décrit en référence à la figure 1, l'enroulement auxiliaire de puissance 19, tandis que sur la branche du noyau de l'enroulement de branche L1 se trouve en supplément un enroulement auxiliaire de puissance 35. Les enroulements auxiliaires de puissance 19 et 35 peuvent être reliés alternativement, par des commutateurs S1, S2 à SN, avec des condensateurs C1, C2 à CN, échelonnés dans leur valeurs de capacité, suivant une série géométrique, afin de pouvoir faire varier les réactances inductives des enroulements de branche 31 et L1, en degrés30 fins. En fonctionnement normal, les condensateurs C1, C2 ou CN sont reliés avec l'enroulement auxiliaire de puissance 19 de l'enroulement de branche 31 et ajustent la réactance inductive de l'élément de compensation 1. En cas de mise à la terre, ils déterminent, par l'enroulement auxiliaire de35 puissance 35 de l'enroulement de branche L1, la réactance

inductive de l'élément de réactance 21.

La figure 4 montre comme la figure 2 un diagramme de phase des courants complexes, en cas de mise à la terre de la ligne de phase T. La référence Isp désigne le courant de compensation inductif, produit par l'enroulement de branche 31 et éventuellement les enroulements de branche L1 à LN, courant de compensation qui compense la composante déwattée capacitive IEB du courant de défaut, provoquée par les capacités de fuite CR, Cs et CT. En cas de mise à la terre, l'enroulement de branche L1 est relié, par ouverture de10 l'interrupteur de commande S'1 et fermeture de l'un des interrupteurs unipolaires SR, Ss ou ST, ici l'interrupteur SS, avec la ligne de phase, ici la ligne de phase S en avance de phase par rapport à la ligne de phase touchée par la mise à la terre. A travers l'enroulement de branche L1 s'écoule ainsi le courant de compensation complexe IL, dont la composante de courant ohmique ILr est déphasée de 180 par rapport à la composante ohmique IEr du courant de défaut. La grandeur de la composante ohmique ILr est déterminée par la valeur de l'amplitude du courant inductif provoqué, rapporté à la tension de point neutre Uo, se manifestant du fait de la mise à la terre, dans l'élément de compensation 11, et rapporté à la phase de la ligne de phase S. L'amplitude de la composante de courant ohmique ILr est commandée, par un choix approprié des condensateurs C1 à CN, au moyen des25 interrupteurs de commande S1 à SN, de manière que les composantes de courant ohmique ILr et IEr se compensent réciproquement. La composante déwattée inductive ILb, produite par l'élément de réactance 21, réduit, comme le montre la figure 4, la composante déwattée capacitive IEb du courant de défaut, résultant de la mise à la terre. Le circuit de régulation et de calcul 15 commande, par les interrupteurs de commande S1 à SN, conformés en commutateurs, la réactance inductive de l'élément de compensation 11, de manière que dans l'enroulement de branche 31 s'écoule un courant de compensation inductif, inférieur de la valeur différentielle AIsp = ILb. Ici aussi est donc compensé, en supplément aux courants de dérivation capacitifs, également le courant de dérivation inductif ILb supplémentaire, provoqué par l'élément de réactance 21. Dans l'ensemble il est possible de cette façon de compenser pratiquement totalement le courant de défaut complexe, y compris sa composante de courant ohmique. Etant donné que l'enroulement de branche L1 est utilisé pour le réglage grossier de la réactance inductive de l'élément de compensation en fonctionnement normal ainsi que comme élément de réactance inductif, le rapport du nombre total de spires de l'enroulement de branche L1 à l'enroulement partiel de prise, situé entre la terre 13 et la prise 33, est choisi comme un rapport de 1,5 à 1. Il est15 ainsi tenu compte du fait que l'enroulement de branche L! en cas normal, c'est-à-dire lorsque le réseau n'est pas perturbé, se situe sur la tension de phase, tandis qu'en cas de mise à la terre, s'applique la tension composée. Il est assuré que même en cas de tension supérieure, la branche du20 noyau de l'enroulement de branche L1 ne fonctionne pas en saturation, c'est-à-dire que même en cas de mise à la terre, l'entrefer, toujours prévu dans le circuit de fer, de l'élément de compensation 11, détermine la résistance magnétique. La branche du noyau de l'enroulement de branche25 L1 est en conséquence surdimensionnée, comparée aux bobines

de compensation classiques à plusieurs branches.

Le carré du rapport de transformation de l'enroulement auxiliaire de puissance 35 par rapport à l'enroulement de branche total L1 se comporte par rapport au30 carré du rapport de transformation de l'enroulement auxiliaire de puissance 19 par rapport à l'enroulement de branche 31, comme dans un rapport de 2 à 1, comme ceci a déjà été exposé en référence à l'exemple de réalisation de la figure 1. Il est bien entendu que dans le dispositif selon la figure 3 aussi, pour la détermination des paramètres du réseau, il peut être introduit une asymétrie définie à l'aide d'une impédance calibrée ZK, comme ceci a déjà été exposé en

référence à la figure 1.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour la compensation d'un courant de mise à la terre d'un réseau électrique polyphasé, en particulier d'un réseau à moyenne tension, comportant - un élément de compensation passif (11) commandable, connecté entre un point neutre (9) du réseau et la terre, avec réactance inductive en vue de la production d'un courant de compensation inductif, compensant des10 composantes de courant capacitives de courants de défaut survenant en cas de mise à la terre de l'une des lignes de phase (R, S, T) du réseau, - des moyens de compensation (21) en vue de la compensation de composantes de courant ohmiques des courants de défaut et - des moyens de commande (15, 17) en vue de la commande du courant de compensation inductif de l'élément de compensation (11), caractérisé en ce que les moyens de compensation comprennent un élément de réactance passive (21) relié à la terre, pouvant être relié, en cas de mise à la terre d'une ligne de phase, avec une autre ligne de phase en position de phase prédéterminée par rapport à une ligne de phase, dont le courant de dérivation possède une composante de courant25 ohmique compensant la composante de courant ohmique du courant de défaut ainsi qu'une composante déwattée, et en ce

que les moyens de commande (15, 17), en cas de mise à la terre, font varier le courant de compensation inductif de l'élément de compensation (11), d'une valeur différentielle30 compensant la composante déwattée du courant de dérivation de l'élément de réactance.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de réactance (21) est un élément de réactance capacitif et en cas de mise à la terre

d'une ligne de phase, il peut être relié avec la ligne de phase précédant en phase cette ligne de phase.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de réactance (21) est un élément de réactance inductif et en cas de mise à la terre d'une ligne de phase, il peut être relié avec la ligne de phase venant en phase après cette ligne de phase.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de

compensation (11) est conformé en bobine avec un enroulement auxiliaire de puissance (19), couplé comme un transformateur10 à la bobine et en ce qu'à l'enroulement auxiliaire de puissance (19) peuvent être raccordés plusieurs condensateurs (C1 à CN) individuellement ou/et en groupes, par l'intermédiaire de plusieurs interrupteurs de commande (S1 à SN), en vue de la commande de la réactance de 1 'élément de

compensation (11).

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément de

réactance (21) comporte deux enroulements (25, 27; L1, 35) couplés entre eux comme un transformateur, dont un premier enroulement (25; L1), relié à la terre, peut être relié par plusieurs interrupteurs unipolaires (SR, SS, ST) au choix avec l'une des lignes de phase (R, S, T) du réseau, tandis

qu'à un second (27; 35) de ces enroulements peuvent être raccordés individuellement ou/et en groupes, des25 condensateurs (C1 à CN), par l'intermédiaire de plusieurs interrupteurs de commande (S1 à SN)-

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les condensateurs

(C1 à CN) possèdent des capacités échelonnées suivant une

série géométrique.

7. Dispositif selon la revendication 4 en liaison avec la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les interrupteurs de commande (S1 à SN) et les condensateurs (C1 à CN) sont associés conjointement à l'élément de réactance (21) et à l'élément de compensation (11) et en ce que les interrupteurs de commande (Sl à SN) sont conformés en commutateurs, qui relient les condensateurs (C1 à CN) alternativement, soit avec l'enroulement auxiliaire de

puissance (19) de la bobine, soit au second enroulement (27; 35) de l'élément de réactance (21).

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le rapport de transformation du second enroulement (27; 35) de l'élément de réactance par rapport à son premier enroulement ou/et le rapport de transformation de l'enroulement auxiliaire de puissance (19) de la bobine par10 rapport à la bobine, sont choisis de manière que lors de la commutation de condensateurs (c1 à CN) au moyen des interrupteurs de commande (S1 à SN), on obtienne des variations de même valeur de la composante déwattée du courant

de dérivation de l'élément de réactance (21) et du courant deS15 compensation inductif de l'élément de compensation (11).

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'élément de

compensation (11) est une bobine à noyau plongeur avec entrefer variable.20

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'élément de

compensation (11) est conformé en bobine avec plusieurs enroulements de branche (31, L1 à LN) reliés à la terre, disposés sur un noyau (29) commun à plusieurs branches, dont un premier enroulement de branche (31) est relié fixement au point neutre (9) du réseau, et au moins un deuxième, de préférence plusieurs deuxièmes enroulements de branche (L1 à LN) peuvent être montés en parallèle, individuellement ou/et en groupes, par des interrupteurs de commande (S1 à SN) du

premier enroulement de branche (31), en vue de la commande de la réactance de l'élément de compensation (11).

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'au moins un (L1) des deuxièmes enroulements de branche peut être alternativement soit monté en parallèle au premier enroulement de branche (31), soit relié avec l'une des lignes de phase (R, S, T) pour former un

élément de réactance inductif (21), par l'intermédiaire d'interrupteurs (S'i, SR, SS, ST).

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le deuxième enroulement de branche (L1), formant l'élément de réactance (21), possède une prise (33) pouvant être reliée au premier enroulement de branche (31).

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le rapport du nombre de spires total du deuxième enroulement de branche (L1), pouvant être relié avec la ligne de phase (R, S, T), par rapport au nombre de spires de l'enroulement de prise, est environ égal à 1,5.

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que la branche de noyau, portant l'enroulement de branche (L1) branché, porte un enroulement auxiliaire de puissance (35) couplé comme un transformateur

avec l'enroulement de branche (L1) branché, en vue de la commande de la réactance.

15. Dispositif selon la revendication 5 en

liaison avec l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que l'élément de réactance (21) est un

transformateur monophasé (23).

16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 15, caractérisé en ce que le deuxième

enroulement (27; 35) de l'élément de réactance (21) peut être relié à un élément d'impédance (ZK) calibré, en cas de fonctionnement non perturbé du réseau et le premier enroulement (25; L1) de l'élément de réactance (21), commandé par un circuit de calcul et de commande (15, 17), peut être relié, par les interrupteurs unipolaires (SR, SS, ST) l'un après l'autre, avec chaque ligne de phase (R, S, T) et en ce que le circuit de calcul et de commande (15, 17) règle l'élément de compensation inductif, indépendamment de l'asymétrie produite par l'élément d'impédance (ZK) dans le

réseau.