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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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Étude des transitoires électromécaniques avec un logiciel de type EMTP
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7. Transitoires de foudre
7.1 Contexte
Les coups de foudre qui tombent sur les lignes aériennes provoquent des surtensions très importantes qui se propagent le long des lignes pour atteindre les postes situés aux extrémités. Il est nécessaire de spécifier les isolements des matériels et de déterminer les protections à installer sur le réseau (parafoudres, éclateurs) pour rendre acceptable économiquement le risque de défaillance des équipements à cause de la foudre : c'est un des objectifs de la coordination des isolements .
Les surtensions de foudre provoquent aussi des amorçages des chaînes d'isolateurs des lignes aériennes qui dégradent la qualité de service aux points de livraison du réseau en donnant naissance à des coupures brèves ou des creux de tension.
HAUT DE PAGE7.2 Éléments sur le phénomène de foudre
Quand un coup de foudre frappe un objet au sol, cet objet devient relié au nuage orageux par un canal électrisé. Dans la plupart des cas, le canal est parcouru du sol vers le nuage par une première décharge de courant puis par plusieurs autres décharges en général de moindre intensité. Au niveau de l'objet au sol, le coup de foudre peut être vu comme une source de courant qui injecte une première impulsion suivie de plusieurs autres impulsions (figure 23). Lors des études de transitoire, on ne considère en général pas ces impulsions supplémentaires car elles sont souvent beaucoup moins contraignantes que la première impulsion.
La valeur crête (intensité) du courant de la première impulsion If1 est une variable aléatoire qui peut prendre une valeur comprise entre quelques kA et 200 kA, avec une valeur médiane de 31 kA ...
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Transitoires de foudre
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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