Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La ferrorésonance désigne tous les phénomènes oscillatoires, le plus souvent harmoniques mais aussi pseudo-périodiques qui peuvent affecter les réseaux de transport et de distribution de l’électricité. Rencontrés également en mécanique des fluides, thermique et mécanique, ces phénomènes non linéaires ont fait l’objet d’études mathématiques et de la mise au point de modélisation permettant l’étude et donc une meilleure compréhension de la ferrorésonance. Par exemple, les phénomènes de surtensions en régime transitoire apparaissant à la mise sous tension de transformateurs sont modélisés et expliqués par la théorie des bifurcations.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
Ferroresonance refers to all oscillation phenomena; in most part harmonic oscillation but additionally pseudo-periodic phenomena, which can affect electricity transportation and distribution networks. These non-linear phenomena, which can occur in the mechanics of fluids as well as in the thermal and mechanical sector, have been the subject of mathematical studies and modeling allowing for the study and thus the better understanding of ferroresonance. For instance, the overvoltage phenomena in the transient regime, which occurs when transformers are powered up, are modeled and explained by the bifurcation theory.
Auteur(s)
-
Michel RIOUAL : Chef de projet à EDF R&D - Ingénieur Sénior de l'IEEE
-
Jean-Christophe KIENY : Ingénieur-chercheur à EDF R&D - Directeur adjoint de IDEA
-
Jean MAHSEREDJIAN : Professeur à l'École polytechnique de Montréal (Québec, Canada)
INTRODUCTION
La ferrorésonance est un phénomène de résonance non linéaire qui peut affecter les réseaux de transport et de distribution de l'électricité. Elle désigne tous les phénomènes oscillatoires, le plus souvent harmoniques mais aussi pseudo-périodiques voire chaotiques dans les cas extrêmes, qui se manifestent dans un circuit électrique composé, d'une part, d'une ou de plusieurs inductances non linéaires (comportant des matériaux ferromagnétiques saturables) et d'autre part, d'un réseau comprenant au moins une capacité alimentée par une ou plusieurs sources de tension généralement sinusoïdales.
La propriété essentielle et caractéristique d'un tel phénomène est de présenter au moins deux régimes stables pour une même excitation. Classiquement, en électrotechnique, on considère que les caractéristiques électriques des composants sont linéaires, ce qui implique que le régime permanent atteint est unique et indépendant des conditions initiales. Ici, la présence d'inductances aux caractéristiques non linéaires peut conduire à des comportements radicalement différents et même surprenants pour les électrotechniciens. Plusieurs régimes permanents différents peuvent apparaître dans un circuit donné en fonction des conditions initiales (flux rémanent, instants d'enclenchement, etc.). Généralement, l'un d'eux est celui que l'on attend habituellement et les autres sont anormaux et parfois même dangereux pour le matériel électrique, car ils présentent des surtensions ou des surintensités.
Les phénomènes non linéaires que l'on rencontre ici en électrotechnique font également l'objet d'un intérêt croissant dans de nombreux domaines de la physique. On les rencontre notamment en mécanique des fluides, thermique, mécanique, thermodynamique, chimie, et l'exemple le plus connu est la météorologie, avec la sensibilité aux conditions initiales (effet papillon) et la difficulté de prédiction sur un horizon au-delà de quelques jours.
Après avoir présenter les phénomènes non linéaire de ferrorésonance observés dans un premier dossier [D 91] , nous abordons dans ce dossier Ferrorésonance dans les réseaux- Modélisation et applications aux typologies de circuit[D 92] la modélisation et les outils permettant leur étude ainsi que les applications aux différentes topologies de circuits.
Les méthodes de calcul pour ces phénomènes rencontrés en électrotechnique sont spécifiques des circuits non linéaires. Des progrès depuis les années 1980 permettent maintenant de disposer du cadre mathématique et des outils numériques adaptés à leur étude. Ces théories et ces outils permettent de mieux comprendre et d'étudier plus finement la ferrorésonance.
Les phénomènes de surtensions en régime transitoire apparaissant par exemple à la mise sous tension de transformateurs peuvent être modelisés et expliqués par la théorie des bifurcations en considérant que la valeur moyenne du flux dans les transformateurs est un paramètre à variation lente.
L'expertise technique et scientifique de référence
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Conversion de l'énergie électrique
(269 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Conclusion
En anglais
2. Situations réelles pouvant donner lieu à la ferrorésonance
La ferrorésonance peut se produire dans des circuits monophasés ou polyphasés. Les configurations de circuit y donnant lieu sont plutôt bien connues et répertoriées [5]Ferrorésonance dans les réseaux. [22]. On distingue les configurations dites « série » , où on trouve un condensateur en série entre l'élément non linéaire et la source de tension, des configurations dites « parallèle » où la capacité impliquée dans le phénomène de la ferrorésonance est en parallèle avec l'élément non linéaire. Nous citons ici les cas de ferrorésonance qui peuvent se présenter sur un réseau de transport ou de distribution d'électricité :
-
circuit série monophasé avec transformateur de tension ;
-
transformateur condensateur de tension (TCT) ;
-
poste en piquage ou en antenne sur une ligne à double terne ;
-
reprise de service ou renvoi de tension sur une ligne longue ; cas de la montée progressive de tension ;
-
système déséquilibré à neutre isolé ;
-
système déséquilibré à neutre raccordé à la terre ;
-
transformateurs raccordés à un réseau à neutre isolé ;
-
mise sous tension de transformateurs pour éolienne.
Nous allons examiner en détail tous ces cas ; nous indiquons en particulier les méthodes d'analyse les mieux adaptées à leur étude ainsi que les solutions pratiques utilisées pour chaque cas.
2.1 Circuit série monophasé avec transformateur de tension
Il s'agit en général d'un ou de plusieurs transformateurs de tension raccordés à...
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Conversion de l'énergie électrique
(269 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Situations réelles pouvant donner lieu à la ferrorésonance
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VIAULT (D.), BOUCHER (P.) - Systèmes non linéaires. Méthode du premier harmonique. - [R 7 190] Informatique industrielle (1983).
-
(2) - BONNEFILLE (R.) - Réseaux électriques linéaires. - [D 60] Génie électrique (1976). Archives.
-
(3) - DUBANTON (C.), HENNEBIQUE (I.), ROGUIN (J.) - Régimes transitoires dans les réseaux électriques. - [D 4 410] Archives Réseaux électriques et applications (1986).
-
(4) - MAHSEREDJAN (J.) - Régimes transitoires électromagnétiques : simulation. - [D 4 130] Réseaux électriques et applications (2008).
-
(5) - KIENY (J.-C.), SBAÏ (A.) - Ferrorésonance dans les réseaux. - [D 4 745] Réseaux électriques et applications (1996).
-
(6) - RIOUAL (M.), MAHSEREDJIAN...
###
Électrotechnique
BAITCH (A.) - Ferrorésonance produite par la coupure de courant monophasé de transformateur de distribution. - CIRED, AIM, Liège (1979).
DOLAN (E.J.) - GILLIES (D.A.) - KIMBARK (E.W.) - Ferroresonance in transformer switched with an EHV line. - IEEE Summer Meeting and ISHPT Portland, Ore, p. 18-23, juil. 1971.
BORNARD (P.) - COLLET BILLON (V.) - KIENY (C.) - Protection des ouvrages à THT contre la ferrorésonance. - CIGRE, 26 août-1er sept. 1990.
GUUINIC (Ph.) - JANSENS (N.) - Full scale laboratory investigations of the three single phase ferroresonance phenomenon. - Intermag IEEE Trans. Meg, vol. 19, no 5, sept. 1983.
GERMAY (N.) - MASTERO (S.) - VROMAN (J.) - Revue des phénomènes de ferrorésonance dans les réseaux HT et présentation d'un modèle de transformateur de tension pour leur prédétermination. - CIGRE, 21-29 août 1984.
JANSENS (N.) - EVEN (A.) - DENOEL (H.) - MONFILS (P.) - Determination of the risk of ferroresonance in high voltage networks. Experimental verification on a 245 kV voltage transformer. - 5th Inter. Symp. on HV Engen, New Orleans, LA, USA, 28 août-1er sept. 1989.
JANSENS (N.) - VANDERSTOCKT (V.) - DENOEL (H.) - MONFILS (P.) - Élimination des surtensions temporaires dues à la ferrorésonance de transformateurs de tension : conception et essai d'un système d'amortissement. - CIGRE, 28...
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Conversion de l'énergie électrique
(269 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
