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EnglishRÉSUMÉ
La mise en œuvre d’un plan de protection exige une bonne connaissance des phénomènes électrotechniques qui se produisent lorsqu’un défaut affecte un réseau de distribution publique à moyenne tension. La circulation des courants en cas de défaut à la terre et le mécanisme d’apparition/disparition des défauts à la terre sont deux éléments essentiels pour d’une part, choisir des protections bien adaptées, d’autre part, déterminer des réglages pertinents. Les protections ampèremétriques ont des performances limitées en cas de défaut à la terre lorsque le neutre est mis à la terre par une impédance fixe, mais pouvant être améliorées grâce à des protections directionnelles. Ces protections sont d’ailleurs indispensables lorsque le régime de neutre est de type compensé, exigeant de disposer également d’une impédance de neutre réglable. Les évolutions actuelles des réseaux, en particulier le développement de la production décentralisée et l’installation d’indicateurs de passage de défauts sur le réseau, sont des éléments à prendre en considération.
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Michel ODDI : Ingénieur de l'École supérieure d'électricité - Ingénieur senior à EDF Recherche et développement
INTRODUCTION
Les principes de construction du plan de protection d'un réseau de distribution publique à moyenne tension sont exposés dans le dossier [D 4 811] qui attire, en particulier, l'attention sur l'importance régime de neutre pour la maîtrise des courants de défaut à la terre et pour la qualité de fourniture.
La protection contre les défauts polyphasés est principalement basée sur des protections simples et faciles à régler, les protections ampèremétriques à temps constant traitées dans ce dossier [D 4 812], utilisables quel que soit le régime de neutre, mais la protection contre les défauts à la terre exige des dispositifs adaptés au type de régime de neutre. On peut utiliser des protections ampèremétriques dans le cas d'un neutre mis à la terre par une impédance de faible valeur, mais les réglages doivent être déterminés avec soin.
Les performances de ces protections ampèremétriques sont limitées, mais on peut améliorer la sensibilité du plan de protection en les rendant directionnelles. Dans le cas d'un réseau à neutre compensé, des protections directionnelles de terre sont indispensables, de même qu'un système de réglage de leur impédance de compensation.
Les évolutions actuelles des réseaux de distribution publique, notamment, l'arrivée de productions décentralisées et la nécessité d'améliorer la qualité de fourniture, exigent des compléments de protection dans les postes primaires et entraînent de nouveaux développements sur les matériels existants comme par exemple les indicateurs de passage de défaut. Tous ces compléments et développements font l'objet du troisième dossier [D 4 813].
VERSIONS
- Version courante de déc. 2023 par Michel ODDI
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3. Protection contre les défauts à la terre en cas de neutre impédant
3.1 Circulation des courants en cas de défauts à la terre
3.1.1 Schéma homopolaire équivalent
Avant d'aborder les réglages de protection, il est indispensable de bien comprendre la circulation des courants qu'un défaut stable à la terre provoque dans le réseau. Le schéma de la figure 4 illustre cette circulation dans le cas d'un défaut franc : la tension de la phase en défaut par rapport à la terre est nulle et celles des phases saines deviennent égales à la tension composée. Le courant capacitif des trois phases dont la somme était nulle avant défaut varie proportionnellement : il est nul, en particulier, dans la phase en défaut. Il faut toutefois noter que si le défaut était résistant, la tension de la phase en défaut ne serait pas nulle par rapport à la terre et celles des phases saines seraient inférieures à la tension composée ; les trois phases verraient circuler un courant capacitif. Cela ne changerait cependant rien aux interprétations données par la suite.
On constate que :
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dans l'arrivée et dans la connexion de mise à la terre du neutre circule le même courant (courant rouge en trait continu) ;
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dans les départs sains circulent les courants capacitifs de ces départs (courants en pointillés verts) ;
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dans le départ en défaut circule le courant de neutre auquel s'ajoute le courant capacitif du réseau amont au lieu du défaut (souvent, on parle aussi du courant capacitif des départs sains) (courants rouges trait continu et pointillés verts) ;
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dans le défaut circule le courant de neutre auquel s'ajoute le courant capacitif de la totalité du réseau (courants rouges trait continu, pointillés verts et tiretés bleus).
Le schéma homopolaire équivalent, en référence au théorème de Fortescue, est celui de la figure 5.
Ce schéma est très important car il permet de prévoir et de comprendre les différents phénomènes qui affectent les réseaux en cas de défaut monophasé. Il peut aussi être utilisé pour la compréhension des régimes transitoires, phénomènes...
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Protection contre les défauts à la terre en cas de neutre impédant
BIBLIOGRAPHIE
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Plan de protection des réseaux de distribution publique à moyenne tension. Principes.
-
Plan de protection des réseaux de distribution publique à moyenne tension. Évolutions récentes et compléments électrotechniques.
-
Raccordement de la production décentralisée aux réseaux à moyenne tension.
NORMES
-
Arrêté technique – Conditions techniques auxquelles doivent satisfaire les distributions d'énergie électrique - UTE C11-001 -
-
Postes de livraison établis à l'intérieur d'un bâtiment et alimentés par un réseau de distribution publique HTA (jusqu'à 33 kV) - NF C13-100 -
-
Effets du courant sur l'homme et les animaux domestiques – Partie 1 : Aspects généraux - CEI 60479-1 -
-
Effets du courant sur l'homme et les animaux domestiques – Partie 5 : Valeurs des seuils de tension de contact pour les effets physiologiques - CEI 60479-5 -
-
Vocabulaire Électrotechniques International – Partie 195 : Mise à la terre et protection contre les chocs électriques - CEI 60050-195 -
-
Réseaux et systèmes de communication dans les postes - CEI 61850 -
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