Présentation
Auteur(s)
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Claude CORROYER : Ingénieur de l’École Supérieure d’Électricité - Électricité de France Production Transport - Système Électrique et Production Régionale
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Pierre DUVEAU : Ingénieur de l’École Supérieure d’Électricité - Direction de la Production et du Transport à Électricité de France - Unité Technique de l’Information
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cet article traite de la protection des réseaux à très haute tension (THT) et à haute tension (HT) contre les courts-circuits et les défauts d’isolement ; la protection contre les fonctionnements anormaux du système ProductionTransport-Distribution (pertes de synchronisme, baisse de fréquence, chutes de tension) est abordée, dans ce traité, dans l’article Réseaux de transport et d’interconnexion de l’énergie électrique. Fonctionnement et réglage [D 4 090] et ne sera pas reprise ici.
Les défauts sur les réseaux provoquent des perturbations affectant leur fonctionnement et la qualité d’alimentation de la clientèle (cf. article Protection des réseaux. Généralités Protection des réseaux- Généralités). Par exemple, un défaut mal éliminé sur le réseau THT de transport et d’interconnexion peut conduire à un incident de grande ampleur privant d’alimentation une partie importante du territoire alors que les défauts sur les réseaux de répartition HT entraînent des creux de tension ou des coupures brèves, voire des coupures longues, chez les clients.
Si le nombre de défauts dépend des caractéristiques des ouvrages, notamment de leur niveau d’isolement et de leur environnement, en particulier de leur exposition aux perturbations atmosphériques, la qualité de leur élimination est directement fonction des performances des systèmes et des équipements de protection.
Les protections sont donc un élément essentiel de l’équipement des réseaux dont le coût est à apprécier relativement à celui de l’ouvrage protégé et en fonction de la valorisation de la gêne des clients vis‐à‐vis des perturbations dues aux défauts.
Les deux exemples qui suivent donnent un aperçu du coût relatif du contrôle-commande qui comprend non seulement les protections mais également les automates, les systèmes de commande et de surveillance, les relayages et les fileries associées.
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Pour une ligne à 400 kV de 100 km à un circuit 2 × 570 mm2, le coût du contrôle-commande, hors réducteurs de mesure, représente de l’ordre de 1,5 % du coût de l’ouvrage, soit environ 1,5 MF aux conditions économiques de 1992.
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Pour une ligne à 90 kV de 15 km à un circuit 228 mm2, dans les mêmes conditions que ci‐avant, le coût du contrôle-commande représente 4 % du coût de l’ouvrage, soit de l’ordre de 450 kF.
Pour donner une idée de la valorisation de la gêne due aux perturbations, les valeurs indiquées dans le tableau 1 donnent des ordres de grandeur, couramment utilisés dans les études de développement et de renforcement des réseaux, du coût moyen pour Électricité de France (EDF) du kilowattheure non fourni suivant le type de coupure.
Les performances et contraintes imposées aux protections par les différents types de réseaux sont précisées dans le paragraphe 1.
Ensuite, après une présentation de la classification des protections couramment admise au plan international, paragraphe 2, et un rappel sur l’influence des régimes transitoires sur le comportement des protections au paragraphe 3, on décrit, paragraphes 4 et 5, les principes fondamentaux mis en œuvre dans les équipements de protection les plus fréquemment utilisés, les différents types d’équipements de protection ainsi que les différents modes d’association de ces équipements en systèmes et en plans afin d’obtenir les performances désirées.
Le paragraphe 6 donne des indications sur les systèmes de télécommunications associés aux protections.
Enfin, le paragraphe 7 est consacré au réenclenchement automatique, complément indispensable des protections.
Dans cet article, en conformité avec le langage courant, nous conserverons les notations THT (225 et 400 kV) et HT (63 et 90 kV) bien que la dénomination actuelle (UTE C 18-510) soit HTB pour toutes les tensions supérieures à 50 kV.
Nota :Le lecteur pourra se reporter aux autres articles de la rubrique Protection et automatisation des réseaux :
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Protection des réseaux- GénéralitésGénéralités ;
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Protection des réseaux à moyenne tension de distribution publique Protection des réseaux à moyenne tension de distribution publique ;
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Protection des réseaux à basse tension de distribution publique Protection des réseaux à basse tension de distribution publique ;
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Protection des installations industrielles et tertiaires Protection des installations industrielles et tertiaires.
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Influence des régimes transitoires2. Classification des protections
On adopte ici une classification et des définitions largement admises au plan international.
On se réfère aux travaux de normalisation du Comité d’Études 95 de la Commission Électrotechnique Internationale (CEI) qui s’appuient sur des documents publiés par le Comité d’Études 34 de la Conférence Internationale des Grands Réseaux Électriques (CIGRE).
Les expressions couramment utilisées dans la littérature anglo- saxonne sont précisées entre parenthèses.
2.1 Protections à sélectivité absolue et à sélectivité relative
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Protections à sélectivité absolue (unit protection )
Ce sont des protections dont le fonctionnement et la sélecti- vité 1.1.1.2 ne dépendent que de la comparaison entre les grandeurs électriques des extrémités de l’ouvrage protégé ou autour de la zone protégée.
Entrent dans cette catégorie toutes les protections différentielles de courant (figure 1) et les protections à comparaison de phase destinées aux lignes.
Ces protections ne fonctionnent que pour les défauts situés à l’intérieur de la zone protégée. Du fait de leur principe, elles exigent des liaisons de transmission entre les différents capteurs de mesure situés aux extrémités de l’ouvrage protégé pour réaliser la fonction mesure.
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Protections à sélectivité relative (non-unit protection )
Ce sont des protections dont le fonctionnement et la sélectivité ne dépendent que de la mesure des grandeurs électriques à l’extrémité de l’ouvrage protégé où elles sont installées. Les protections de distance, universellement utilisées, entrent dans cette catégorie.
Plusieurs protections peuvent être sollicitées par un même...
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