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RÉSUMÉ
Cet article constitue une introduction aux transitoires électromagnétiques dans les réseaux électriques. Il débute par des rappels théoriques et des définitions et se poursuit par une présentation des principes de modélisation. Le cas particulier des lignes et des câbles est abordé avec plus de détails. La dernière partie s'appuie sur des exemples pour décrire les phénomènes transitoires et présenter des résultats de simulation. La gamme des phénomènes transitoires susceptibles d'apparaître sur un réseau étant très vaste, cet article se concentre principalement sur ceux dont les enjeux paraissent aujourd'hui les plus importants.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jean MAHSEREDJIAN : Professeur École Polytechnique de Montréal
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Alain XÉMARD : Ingénieur Expert Électricité de France R&D
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Bahram KHODABAKHCHIAN : Ingénieur en chef Sim Tech International
INTRODUCTION
Ce dossier constitue une introduction aux transitoires électromagnétiques dans les réseaux électriques. Il débute par des rappels théoriques et des définitions et se poursuit par une présentation des principes de modélisation. Le cas particulier des lignes et des câbles est abordé avec plus de détails. La dernière partie s'appuie sur des exemples pour décrire les phénomènes transitoires et présenter des résultats de simulation.
La gamme des phénomènes transitoires susceptibles d'apparaître sur un réseau étant très vaste, ce dossier se concentre principalement sur ceux dont les enjeux paraissent aujourd'hui les plus importants. L'objectif est aussi d'apporter une vision nouvelle et en accord avec la sophistication actuelle des outils de simulation et des modèles.
L'analyse des transitoires électromagnétiques est un sujet important dans l'étude des réseaux électriques. Les phénomènes transitoires doivent être analysés dans les étapes de conception des réseaux pour assurer leur optimisation et garantir leur robustesse. Optimisation implique opération proche des limites techniques et réduction des coûts. Robustesse sous entend continuité de service, fiabilité, sécurité et qualité. Par ailleurs, la compréhension des phénomènes transitoires est essentielle dans les analyses menées quand surviennent des défaillances d'équipement ou des fonctionnements anormaux.
La simulation des régimes transitoires électromagnétiques dans les réseaux électriques fait l'objet du dossier [D 4 130].
Le lecteur, peu familiarisé avec l'étude des réseaux électriques en général, peut consulter les dossiers :
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8. Étude des transitoires électromécaniques avec un logiciel de type EMTP
Dans l'approche classique de simulation des transitoires électromécaniques, on utilise des logiciels de type « stabilité » transitoire. La plupart de ces logiciels représentent le réseau en séquence directe seulement. Il existe aussi des logiciels qui peuvent résoudre le cas d'un réseau triphasé . Les équations différentielles des machines synchrones sont résolues dans le domaine du temps et le réseau est représenté sous forme de la version complexe de l'équation d'équilibre des courants à la fréquence fondamentale. Donc contrairement à un logiciel de type EMTP, les équations de réseau ne sont pas résolues dans le domaine du temps et cela explique le gain significatif de performance mais restreint le champ d'applications à l'intervalle allant des transitoires rotoriques des alternateurs aux phénomènes quasi stationnaires. La gamme des fréquences est de 0 à 10 Hz.
Avec les ordinateurs modernes, les techniques de programmation adaptées et la performance des méthodes numériques disponibles, il est possible et même parfois avantageux d'appliquer un logiciel de type EMTP à la simulation des interactions entre les machines tournantes...
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Étude des transitoires électromécaniques avec un logiciel de type EMTP
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BORNARD (P.), PAVARD (M.), TESTUD (G.) - Réseaux d'interconnexion et de transport : fonctionnement. - [D 4 091], Réseaux électriques et applications, Techniques de l'Ingénieur, août 2005.
-
(2) - MEYER (B.), JEROSOLIMSKI (M.), STUBBE (M.) - Outils de simulation dynamique des réseaux électriques. - [D 4 120], Éditions techniques de l'Ingénieur, nov. 1998.
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(3) - Guidelines for Representation of Network Elements when Calculating Transients. - CIGRE WG 33.02 (1990).
-
(4) - International Electrotechnical Commission standard IEC TS 60071-1 - * - Insulation co-ordination – Part 1 : Definitions, principles and rules, janv. 2006.
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(5) - International Electrotechnical Commission standard IEC TS 60071-4 - * - Insulation co-ordination – Part 4 : Computational guide to insulation co-ordination and modelling of electrical networks, juin 2004.
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