| 
|
|
|
| L'ANALYSE
DES DONNÉES |
|
| |
|
L'analyse des données
est l'étape ultime dans une synchronisation.
La personne qualifiée doit être
dotée d'une grande expérience, et
de l'équipement synchronisé et de
celui synchronisant, ainsi que des exigences du réseau.
Elle doit posséder un esprit d'analyse
assez développé pour arriver à des
conclusions assez précises, car les conséquences
peuvent être coûteuses autant sur le plan
économique que sur le plan de sécurité.
Elle doit, avant tout, distinguer l'importance
des temps recherchés et les conséquences
des non-conformités.
Alors
que les normes internationales définissent la signification
des temps de fonctionnement, l'utilisateur détermine
la valeur des temps exigée pour son réseau
et le concepteur détermine les valeurs qui caractérisent
le disjoncteur.
|
| |
|
4.1
La charte de synchronisation
|
Retour
à la table des matières
Le
concepteur doit tenir compte de ces facteurs lors de la
conception du disjoncteur. Il établit des temps
de références avec des tolérances
bien déterminées qu'on appelle la
charte de synchronisation.
Le
concepteur doit tenir compte de ces facteurs lors de la
conception du disjoncteur. Il établit des temps
de références avec des tolérances
bien déterminées qu'on appelle la
charte de synchronisation.
La
charte de synchronisation contient les temps de référence
de tous les cycles d'opération exigés
du disjoncteur. En plus de ces temps le concepteur peut
ajouter d'autres temps qu'il considère
importants pour le bon fonctionnement du disjoncteur ou
de ses sous-ensembles.
|
| |
|
4.2
La Priorité des temps
|
Retour
à la table des matières
Suite
à l'analyse des temps de fonctionnement du
disjoncteur, des décisions importantes seront prises
:
1.
Mettre le disjoncteur en service,
2.
Arrêter la mise en service et entreprendre des travaux
plus ou moins complexes pour corriger une situation.
Dans
le premier cas, les dangers de mise en service d'un
appareil non conforme sont innombrables, pouvant aller
jusqu'à la destruction de l'appareil et la mise
en danger du personnel travaillant aux alentours.
Dans
le deuxième cas, les pertes économiques
peuvent être considérables en coût
d'entretien inutile et manque de temps d'exploitation.
La
bonne lecture des temps et la distinction de leur priorité
sont donc essentielles.
|
| |
|
4.2.1
Niveau de priorité des temps de fonctionnement
|
Retour
à la table des matières
Il
reste, pour toute analyse réussie, à déterminer
les priorités.
Les
niveaux de priorité peuvent être cités
du plus prioritaire au moins prioritaire comme suit :
|
| |
|
4.2.1.1
Temps d'ouverture
|
Retour
à la table des matières
Réduire la durée des courts-circuits sur
les lignes à haute tension a toujours été
un objectif permanent.
Le
principal avantage est l'augmentation de la puissance
transportée car la puissance limite de stabilité
croît lorsque la durée d'élimination
des défauts diminue.
L'utilisateur
spécifie le temps de coupure, par exemple 2 cycles.
Le
temps de coupure est compté depuis l'initiation
de l'ordre d'ouverture jusqu'à
la coupure du courant, c'est à dire l'extinction
totale de l'arc électrique.
Le
temps de coupure est égal à ce moment, au
temps d'ouverture mécanique (temps de synchronisation)
plus le temps d'arc résultant du courant
coupé.
Pour
un réseau à 60 Hz, 2 cycles équivalent
à 2/60 = 0.03334 s = 33.34 ms (ms = millisecondes.
Etant
donné que les essais de synchronisation sont effectués
à vide le temps d'arc n'est pas mesurable
lors de ces essais.
Le
temps d'arc dépend de plusieurs facteurs
comme le niveau de tension, le milieu de coupure, les
techniques de coupure, etc.
Il
est déterminé lors des essais types du disjoncteur,
ce qui permet d'ajuster le temps d'ouverture
mécanique de façon à obtenir le temps
de coupure demandé.
Le
temps d'ouverture est alors, avant tout, un temps
exigé par l'utilisateur du disjoncteur que
le fabriquant s'est engagé à respecter.
Mais un temps d'ouverture non conforme peut engendrer
des risques importants dont la nature diffère autant
pour un temps plus long que pour un temps plus court.
|
| |
|
4.2.1.2
Un temps d'ouverture plus long
|
Retour
à la table des matières
Les dangers qu'engendre un temps de coupure trop
long sont innombrables. Ils peuvent aller d'une
simple anomalie dans le circuit de commande basse tension
à un véritable problème de coupure
du courant principal.
L'analyse
devra se faire avec soin en examinant tous les détails
pour arriver à une certitude. Les caractéristiques
propres du disjoncteur jouent un rôle important.
Citer tous les cas probables serait impossible.
Pour
les disjoncteurs en général, indépendamment
du type, ceci peut signifier une vitesse de fonctionnement
plus lente, le temps d'arc sera trop long et l'usure
des contacts sera prématurée.
Pour
les disjoncteurs de condensateurs et des lignes à
vide, les réamorçages à la coupure
des courants capacitifs sont à l'origine
des surtensions qui dans certains cas peuvent engendrer
ce qu'on appelle le défaut évolutif
ou consécutif.
Il
s'agit d'un court-circuit phase terre, consécutif
à l'ouverture d'un disjoncteur, sur
un circuit à faible intensité : transformateur
à vide, ligne à vide ou charge capacitive,
et provoqué par la surtension de coupure.
Le
disjoncteur qui coupait un courant de faible intensité
voit son courant devenir le plein courant de court-circuit
de réseau source. Certains types de disjoncteurs
n'ont pas la faculté de corriger ce type
de défaut.
Les
surtensions peuvent être réduites, même
éliminées avec des disjoncteurs à
grande vitesse de déclenchement.
Conclusion
:
La
décroissance de ces vitesses peut compromettre
le fonctionnement du disjoncteur, et possiblement, perturber
le fonctionnement du réseau électrique,
sans mentionner le risque du défaut évolutif.
|
| |
|
4.2.1.3
Un temps de coupure plus court
|
Retour
à la table des matières
Lors d'un court-circuit, le courant alternatif nominal
circulant dans un circuit voit son intensité brusquement
se multiplier plusieurs fois. Ce nouveau courant qui est
de même nature et de même fréquence,
est appelé le courant de court-circuit symétrique.
Figure
4.2.1.3a Courant de court-circuit
Dû
à la nature inductive du réseau électrique,
une composante continue qui correspond à la charge
résiduelle emmagasinée dans le circuit vient
s'ajouter à la valeur du courant de court-circuit.
Cette composante est appelée la composante asymétrique
du courant de court-circuit.
Au
début de son apparition cette valeur est égale
à la valeur instantanée du courant symétrique
du court circuit au point de court-circuit, et par la
suite elle suivra une courbe exponentielle décroissante
amortie dont la vitesse dépend de la constante
de temps du circuit.
Le
pouvoir de coupure nominal en court-circuit est le courant
de court-circuit le plus élevé qu'un
disjoncteur peut couper sous sa tension nominale.
Le
disjoncteur doit pouvoir couper, sous sa tension nominale,
tous les courants inférieurs à son pouvoir
de coupure, que le régime du courant soit symétrique
ou asymétrique. (voir figure 4.2.1.3a)
Dans
ce dernier cas (asymétrique), la composante apériodique
peut prendre toutes les valeurs inférieures à
une valeur spécifiée.
En
observant la courbe de la figure 4.2.1.3b, on remarque
que la composante asymétrique est fonction du temps
de coupure du disjoncteur.
Figure
4.2.1.3b Pourcentage de la composante apériodique
en fonction du temps
Plus
le disjoncteur est rapide, plus la composante apériodique
est grande. Si le disjoncteur est trop rapide, il risque
d'obtenir une valeur asymétrique supérieure
à la valeur spécifiée et la coupure
n'est plus garantie.
La
courbe de la figure 4.2.1.3b donne la valeur nominale
de la composante apériodique en fonction de la
durée d'ouverture du disjoncteur. Cette courbe
correspond à un amortissement de 20 % par centième
de seconde.
Conclusion
:
Il
ne faut pas que le temps d'ouverture soit plus petit
que la valeur de référence, faute de quoi
la composante apériodique sera plus élevée
que la limite de coupure garantie.
|
| |
|
4.2.2
Simultanéité des contacts
|
Retour
à la table des matières
Le
disjoncteur haute tension est un appareil triphasé.
Il possède un contact au moins par phase et, selon
la tension de service, plusieurs contacts par phase allants
jusqu'à 12 contacts par phase pour certains
disjoncteurs à l'air et pour une tension
de 765 KV.
Il
est crucial pour le bon fonctionnement du disjoncteur
et du réseau qu'il sert, que tous ces contacts
opèrent simultanément, ou par défaut
que la non-simultanéité des contacts soit
inférieure à une certaine limite prédéterminée
par l'utilisateur, ou par défaut, les normes
internationales..
La
non-simultanéité des contacts se divise
alors en deux groupes :
1. La non-simultanéité des contacts entre
pôles,
2. La non-simultanéité entre contacts du
même pôle.
|
| |
|
4.2.2.1
Non-simultanéité entre
pôles
|
Retour
à la table des matières
A l'Ouverture :
Selon
la définition du temps d'ouverture de la
norme CEI 56 (parag.3.3.1) la phase est considérée
ouverte lors de l'ouverture du premier contact du
pôle.
Le
plus grand écart mesuré ne devra pas dépasser
une limite maximale prédéterminée,
soit par l'utilisateur ou le concepteur ou un accord
entre les deux.
Conséquence
de la non-conformité :
La
séparation des contacts des pôles d'un
appareil tripolaire doit être simultanée
pour éviter une augmentation de la tension de rétablissement
qui, sans cela, atteindrait sur le premier pôle
le double de la valeur normale, et pourrait provoquer
des réamorçages. Il est souhaitable que
le défaut de synchronisation soit inférieur
au 1/6 de période.
A
la Fermeture :
Selon
la définition du temps de fermeture de la norme
CEI 56 (parag.3.3.2) la phase est considérée
fermée lors de la fermeture du dernier contact
du pôle.
Le
plus grand écart mesuré ne devra pas dépasser
une limite maximale prédéterminée,
soit par l'utilisateur ou le concepteur ou un accord
entre les deux.
Conséquence
de la non-conformité :
La
mise sous tension brusque d'un circuit est toujours
accompagnée d'une surtension dont l'amplitude
reste en général modérée sauf
s'il s'agit de l'enclenchement ou de
réenclenchement de longues lignes à vide.
Lorsqu'une
ligne est branchée sur un réseau mis sous
tension, une onde de tension est imposée à
la ligne. L'onde imposée est réfléchie
à l'extrémité de la ligne et
lorsque la ligne est ouverte à l'extrémité,
l'onde réfléchie retourne avec le
double de l'amplitude.
On
obtient une tension encore plus élevée lorsque
la ligne a une charge enfermée avant d'être
mise sous tension et que le disjoncteur se ferme à
un instant où la polarité de la tension
du réseau est opposée à celle de
la tension qui était présente sur la ligne.
La
tension sur la ligne peut alors, après réflexion
de l'onde, être trois fois la tension du réseau.
Cette situation peut se produire conjointement avec la
refermeture rapide d'une ligne.
On
peut même rencontrer des surtensions encore plus
élevées sur une ligne triphasée,
lorsque les trois pôles du disjoncteur ne se ferment
pas simultanément.
Une
onde sur une phase produira ainsi des ondes induites sur
les autres phases et, dans des circonstances non favorables,
ceci provoquera une croissance accrue de la tension sur
une autre phase.
A
noter que pour les réseaux de tension nominale
500 KV et au-dessus, l'isolement des lignes est
déterminé par les surtensions des manœuvres.
|
| |
|
| 4.2.2.2Non-simultanéité
entre contacts du même pôle
|
Retour
à la table des matières
Lorsque le disjoncteur possède plusieurs contacts
dans un même pôle, des condensateurs sont
ajoutés en parallèle avec chaque contact
pour répartir la tension de façon adéquate
afin de prolonger leurs durées de vie, d'où
le nom de condensateurs de répartition.
D'une
façon générale à l'ouverture,
les contacts les plus rapides auront la durée de
l'arc la plus longue, donc une usure plus rapide
que les autres contacts.
Si
les contacts ne sont pas simultanés, le contact
le moins rapide à la fermeture et le plus rapide
à l'ouverture occasionneront des chocs de
tension plus sévères et de plus longue durée
à leurs condensateurs de répartition correspondants,
ce qui affecte la durée de vie de ces condensateurs,
et provoque par la suite l'usure prononcée
des contacts.
|
| |
|
4.2.3Temps
de fermeture
|
Retour
à la table des matières
Pour
vaincre les efforts qui s'opposent au mouvement
des contacts mobiles des appareils lors de leur fermeture,
spécialement en cas de court-circuit, il est nécessaire
d'exercer sur ces contacts mobiles des efforts importants.
Par
ailleurs, la plus ou moins grande vitesse de fermeture
d'un appareil peut modifier considérablement
les effets de détérioration des contacts
pendant la fermeture.
Les
garanties relatives au pouvoir de fermeture d'un
appareil ne sont donc valables que si les temps de fermeture
sont respectés dans les tolérances permises.
Ces
temps sont généralement fournis par le concepteur
du disjoncteur.
|
| |
|
4.2.4
Les cycles de manœuvres
|
Retour
à la table des matières
Une
séquence de manœuvres de disjoncteur est une
succession de manœuvres spécifiées
à des intervalles de temps spécifiés.
La
séquence la plus souvent prise en considération
correspond à la formule suivante :
O
-> T -> FO -> T' -> FO
O
Opération d'ouverture
FO
Opération de fermeture suivi immédiatement
d'une opération d'ouverture
T
Égal à 0.3 seconde ou 3 minutes selon que
le disjoncteur est prévu ou non pour la refermeture
rapide.
T'
Égal à 3 minutes.
|
| |
|
4.2.4.1Cycle
FO, temps de court circuit
|
Retour
à la table des matières
C'est pour connaître le comportement du disjoncteur
lors de l'opération probable de fermeture
sur un court-circuit qu'on effectue un cycle FO.
En réalité, le disjoncteur ferme en premier,
les relais de protection détectent le court-circuit
et envoient par la suite la commande d'ouverture.
Lors
de la synchronisation à vide, on programme l'appareil
de synchronisation de façon à provoquer
l'ouverture instantanément après la
fermeture et obtenir par la suite le temps de court circuit
minimal du disjoncteur.
Ce
temps est comparé à un temps de référence
fourni généralement par le concepteur du
disjoncteur.
|
| |
|
4.2.4.2
Cycle OFO, temps d'isolement
|
Retour
à la table des matières
L'expérience montre qu'un grand nombre
de courts-circuits qui provoquent l'ouverture automatique
des disjoncteurs sont fugitifs.
C'est
à dire qu'après l'ouverture
du circuit par le disjoncteur, la cause du court-circuit
a disparu ; il est alors possible de refermer le disjoncteur
sans provoquer un nouveau déclenchement.
C'est
le cas particulier des courts-circuits provoqués
par la foudre, par une chute d'une branche sur une
ligne aérienne ou encore par un oiseau.
La
refermeture automatique des disjoncteurs a pour but de
réduire la durée des interruptions de service,
provoquées par de tels courts-circuits.
Il
y a intérêt, naturellement, à ce que
cette durée d'interruption de service soit
aussi courte que possible.
Cependant,
la partie du réseau sur laquelle s'est produit
le défaut doit rester hors tension pendant un temps
suffisant pour donner la chance au défaut pour
disparaître.
En
effet, les défauts fugitifs se traduisent par des
arcs; une fois coupé, le courant alimentant cet
arc, il faut attendre un temps suffisamment long avant
de renvoyer la tension, pour que le plasma de l'arc
soit désionisé et qu'un nouvel amorçage
ne puisse se produire.
Cela
nécessite, en général, un délai
d'autant plus grand que la tension du réseau
est plus élevée (de l'ordre de quelques
dixièmes de seconde).
De
plus, si, à la fermeture, il se produit un nouveau
déclenchement sur défaut, le disjoncteur
aura à couper le courant de court-circuit une seconde
fois; il est donc nécessaire qu'il y ait,
entre ces deux coupures, un temps suffisant pour que le
disjoncteur puisse régénérer son
milieu de coupure et retrouver la possibilité d'effectuer
correctement une deuxième coupure.
Réseaux
de haute tension de transport et d'interconnexion
La
refermeture automatique a pour but d'éviter
les décrochages entre deux sources interconnectées.
En
effet, lorsque les disjoncteurs d'une ligne d'interconnexion
entre deux réseaux déclenchent, il y a rapidement
perte de synchronisme si cette ligne est seule à
assurer l'interconnexion.
Si,
en parallèle, fonctionne une autre ligne, celle-ci
risque de se déclencher à son tour par surcharge
dûe au report de charge, ce qui alors entraîne
la perte de synchronisme.
On
peut éviter ces pertes de synchronisme, lorsque
les défauts sont fugitifs, en refermant rapidement
les disjoncteurs avant que le déphasage n'ait
pris trop grande valeur.
Si
le déclenchement est triphasé, le temps
de refermeture doit être très court, de l'ordre
de 0.3 secondes. Avec un temps plus long, il y a risque
de refermer sur une discordance de phases.
Lors
de la synchronisation le test du O-0.3s-FO a pour but
de vérifier le comportement du disjoncteur dans
ce cas particulier de fonctionnement du disjoncteur.
Ce
délai de 0.3 s est obtenu par la programmation
de l'appareil de synchronisation. Il ne faut pas
confondre ce temps avec le temps de certains dispositifs
de retard qui équipent certains types de disjoncteurs
même si ces temps sont de durées comparables.
|
| |
|
| Conclusion |
Une analyse correcte permet d'obtenir les meilleures
décisions pour le disjoncteur, le réseau
et le personnel d'entretien. Pour cela, la connaissance
de l'appareil de synchronisation et de la signification
des temps d'opération est primordial mais
non suffisant.
La
connaissance de son disjoncteur, les valeurs de référence
(Charte de synchronisation) et les caractéristiques
du réseau électrique sont nécessaires.
Tout
ceci supporté par une bonne expérience et
un bon sens de jugement de la personne effectuant les
essais. |
| |
|
Bibliographie |
BRESSON
( C ) Appareillage électrique
HAMMERLAND
( P ) Tension transitoire de rétablissement
POUARD
( M ) Appareillage électrique. Fonction de l'appareillage.
Problèmes généraux.
POUARD
( M ) et COUVREUX( J.P. ) Appareillage électrique.
Étude pratique des divers types d'appareillage
à moyenne et haute tension.
TRENCHAM
( H ) Coupure des circuits.
CONFÉRENCE
INTERNATIONALE DES GRANDS RÉSEAUX ÉLECTRIQUES
À HAUTE TENSION (CIGRE) Comptes rendus des travaux
de sessions, 1re Section Groupe 13.
CASSIE
( A.M. ) Une nouvelle théorie de l'arc et
de la coupure. CIGRE 1939 Rapport no 102.
SKEATS
( W.F. ), TITUS ( C.H. ) et WILSON (W.R.) Taux de rétablissement
de la tension dans le cas de défauts sur les lignes
de transmission.
POUARD
( M ) Nouvelles notions sur les vitesses de rétablissement
de la tension aux bornes des disjoncteurs à haute
tension
TESZNER
( s ), MAURY ( E ) et PEROLINI ( M ) Surtension de coupure,
moyens de les atténuer et possibilités d'une
réglementation des interrupteurs. CIGRE 1954 Rapport
no 147.
MAURY
( E ) Problèmes apparaissant aux tensions les plus
élevées lors de la manœuvre des disjoncteurs.
CIGRE 1964 Rapport no 138.
DUBANTON
( C ) et GERVAIS ( G ) Surtensions de manœuvre à
l'enclenchement des lignes à vide. Influence
de la puissance et de la configuration du réseau.
Répartition statistique . CIGRE 1972 Rapport no
33-05.
BRESSON
( C ) Phénomènes électrodynamiques
dus aux courants intenses dans l'appareillage
MOUTON
( M ) Les disjoncteurs-sectionneurs associés à
des fusibles et les interrupteurs-sectionneurs.
FERNIER
( B ) Les interrupteurs à coupure en charge en
moyenne et haute tension .
MAYO ( P.C. ) Distances d'ouverture en série
dans les sectionneurs dans l'air. I.E.E.E Trans
P.A.S . 1967
HOFFMANN
( D ) Interrupteur de sectionnement C.I.R.E.D. 1975 Rapport
no 25.
SWIFT-HOOK
( D.T. ) La fiabilité des disjoncteurs 1968
MAURY
( e ) Évolution des disjoncteurs des réseaux
de transport 1971.
PEROLINI
( M ) Disjoncteurs à air comprimé pour des
réseaux à haute tension 1955.
ORGERET
( l ) ET RENAUD ( J ) Le disjoncteur pneumatique à
haute tension et les vitesses de rétablissement
de tensions élevées. Lev défaut kilométrique.
1959
FRIEDRICH
( R.E. ) ET BATES ( G ) L'utilisation du SF6 pour
l'interruption haute tension) 1958.
ARTHUR
( A ) Préparations, propriétés physiques
et chimiques et applications générales de
l'hexafluorure de soufre 1962.
LEEDS
( W.M. ), FRIEDRICH ( R.E. ), WAGNER ( C.L. ) ET BROWNE
( T.E.. ) Application des études sur les surtensions
de manœuvre, les arcs et l'écoulement
des gaz, à la définition des disjoncteurs
au SF6 CIGRE 1970 Rapport 13.11
PRIGENT
( H ) Mécanisme de l'enclenchement et de
la coupure des batteries de condensateurs raccordés
en dérivation dans les réseaux moyenne tension.
1954.
FINK
(D) et BEATY ( H.W. ) Standard Handbook for Electrical
Engineers MacGraw-Hill Edition 11
WILDI
( T ) Électrotechnique Première Édition |
|
