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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Systèmes et plans de protection4. Protection des ouvrages
4.1 Généralités
Il convient de rappeler qu’un équipement de protection est un système de mesure qui surveille en permanence les paramètres importants du réseau (tension, courant ou combinaison de ces paramètres). Si une au moins des grandeurs de mesure surveillées dépasse une valeur de seuil préréglé ou sort d’une zone de mesure considérée comme normale (franchissement d’une caractéristique), l’équipement initialise une ou plusieurs actions telles que :
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la réalisation d’une mesure supplémentaire ;
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le lancement d’une temporisation ;
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l’émission d’une signalisation ou d’un ordre de déclenchement à un disjoncteur.
Toutes ces actions sont coordonnées par la fonction logique de l’équipement.
HAUT DE PAGE4.2 Fonctions élémentaires de mesure
Un équipement de protection est, la plupart du temps, composé de plusieurs fonctions élémentaires de mesure, souvent appelées relais de mesure. Ceux‐ci doivent effectuer une mesure correcte avec une précision suffisante, malgré la présence de régimes transitoires perturbateurs sur les courants et les tensions qui apparaissent au moment du court-circuit. Les régimes transitoires les plus importants qui affectent les courants mesurés sont précisés dans le § 4.2.1.1. Ceux observés sur les tensions qui sont souvent dus au réducteur de mesure (transformateur de tension) sont en général moins contraignants et sont évoqués au § 3.2.2. Les protections électromécaniques qui sont appelées à...
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