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Couplage protecteur pour lignes.
Un sait que pour protéger une ligne triphasée au moyen de relais à distance, il n'est pas nécessaire de prévoir un relais protecteur dans chaque conducteur et qu'au contraire deux ou même un seul relais protecteur peuvent suffire si on couple ce relais de manière qu'il soit excité par le courant enchaîné de deux conducteurs de phase et reçoive la tension appropriée suivant les conducteurs de phase entre lesquels le court-circuit a eu lieu. L'emploi du courant enchaîné assure alors l'avan- tage qu'en cas de court-circuit bipolaire et tripolaire, le relais de résistance mesure, à la même distance du re- lais.-, toujours la même résistance et possède donc'aussi le''même temps de retard. Mais d'autre part ce couplage connu comporte aussi certains inconvénients.
Par exemple, lorsqu'une double perte à la terre se produit dans une
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ligne alimentée des deux côtés, les relais protecteurs de ligne, qui sont situés entre les deux points de perte à la terre et qui devraient déconnecter au moins l'un de ces points, reçoivent un courant beaucoup trop faible, de sor- te que leur temps de marche devient trop grand. Il peut même arriver que le courant soit égal à zéro dans le re- lais. Ceci a lieu lorsque les courants d'avarie, qui passent des deux côtés aux points de perte à la terre, sont de même grandeur.
Pour cette raison, on se sert d'après la présen- te irivention, pour le relais protecteur dépendant de la résistance et faisant partie d'un couplage dit couplage à un seul relais, d'un couplage de courant dans lequel le relais n'est pas excité par le courant enchaîné, mais par un courant de conducteur. Dans ce cas la bobine de ten- sion du relais à distance est connectée de manière connue, à l'aide de deux relais incitateurs, réglés par exemple par le courant excessif dans les conducteurs de phase R et T, à la tension entre les deux conducteurs de phase touchés par le court-circuit. Or le chemin de courant du relais dépendant de la résistance est connecté normale- ment à un transformateur de courant déterminé, par exem- ple celui de la phase T.
Mais dès qu'un courant exces- sif se manifeste dans la phase R, le courant secondaire du transformateur du conducteur de phase R est couplé sur le relais, tandis que l'autre transformateur de cou- rant est coupé du courant du relais. De même que dans les dispositifs protecteurs à distance monopolaires con- nus, ce couplage est réalisable à l'aide de deux transfor- mateurs de courant seulement et de deux relais incita- teurs seulement, qui établissent les connexions exactes pour le système de tension du relais.
On peut adjoindre un dispositif permutateur auxiliaire, par lequel lors de la production d'un courant de somme ou d'addition, ou d'une tension de déplacement, ou des deux, une extrémité
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d'enroulement de la bobine de tension est connectée à la terre, de sorte que la tension du relais est donc la ten- siun entre un conducteur de phase choisi de manière appro- priée et la terre. Par contre, en cas de court-circuit tripolaire, le temps de marche du relais est plus petit qu'en cas de court-circuit bipolaire. On sait que le rapport des temps de marche est 2/#3.
Mais cette inégalité du temps de'marche du re- lais peut elle aussi être supprimée d'après une autre ca- ractéristique de l'invention, du fait que, s'il existé trois transformateurs de courant et qu'un courant exces- sif se manifeste dans tous les trois conducteurs de pha- se, l'excitation de la bobine de tension du relais de ré- sistance est affaiblie, par exemple par intercalation d'une résistance en avant dans le circuit. Au lieu de trois contacts dépendant des courants phasiques, on peut aussi prévoir un dispositif contacteur dépendant des trois tensions du réseau, dispositif qui en cas de dimi- nution de toutes les trois tensions au dessous d'une cer- taine mesure, affaiblit l'excitation de la bobine de ten- sion du relais de résistance.
Or comme il s'agit seule- ment de faire une distinction entre un court-circuit bi- polaire et un qourt-circuit tripolaire, on peut aussi pla- cer l'affaiblissement de la bobine de tension ou, ce qui est équivalent, un renforcement de l'action de la bobine de courant dans le relais d'impédance ou le relais de réactance, sous la dépendance d'une disposition qui déter- mine la -symétrie des courants du réseau ou des tensions du réseau, et ne renforce qu'en cas de symétrie perturbée, l'excitation de la bobine de tension du relais de résis- tance, ou affaiblit l'efficacité de la bobine de courant.
Pour que dans le cas de double perte à la terre, le temps'de marche'du relais soit conformé à la distance de l'avarie dans la même échelle qu'en cas de court-cir- cuit, on peut, lorsqu'on a pr.évu trois transformateurs de
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courant, utiliser le courant d'addition ou de somme pour l'excitation d'un transformateur intermédiaire couplé en parallèle à l'enroulement de courant du relais de résis- tance, ce qui compense l'inégalité de la résistance kilo- métrique d'un circuit de court-circuitage fermé par un conducteur et la terre, par rapport à un circuit de court- circuitage fermé par deux conducteurs.
Les détails de 1'invention, seront explicitement décrits en se reportant aux dessins ci-joints.
Dans la fig, 1 on a désigné par R, S, T, les conducteurs phasiques d'un système triphasé. Dans chaque phase se trouve u transformateur de courant, et les cir- cuits secondaires des transformateurs des phases R et T excitent chacun un relais incitateur à courant excessif 1 et 2. Les transformateurs de courant sont couplés en étoile sur le côté secondaire¯ Les extrémités d'enroule- ment libres des transformateurs de courant situés dans les phases R et T sont rigidement reliées aux conducteurs d'amenée 3 et 4, qui partent des bobines de courant 5 et 6 du relais de direction et du relais d'impédance, bobines couplées en série. L'extrémité libre du trans- formateur de courant de la phase S mène à un permutateur 7, qui se trouve normalement dans la position reprsentée, position dans laquelle le courant du conducteur de phase T peut passer par les bobines 5, 6.
Par contre, les conducteurs de phase R et S ne font passer aucun cou- rant par les bobines 5 et 6. Le permutateur 7 est com- mandé par un relais auxiliaire 8. Lorsque par suite du fonctionnement du relais incitateur 1, le relais auxiliai- re 8 est excité, le permutateur 7 change de position, de sorte qu'ensuite le courant du transformateur de cou-. rant de la phase R passe par les bobines 5 et 6. La partie de contact du permutateur 7 est établie de maniè- re que, même pendant le couplage, il ne'se produit sur le coté secondaire aucune-, interruption passagère d'un
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transformateur de courant.
Lorsque le relais incitateur 1 ferme son con- tact, il connecte en outre un relais auxiliaire 9. A ce relais 9 correspond un même relais 10, qui est mis en circuit lorsque le relais incitateur 2 ferme son contact,
Les relais auxiliaires 9 et 10 commandent chacun un per- mutateur 11 et 12 pour la connexion des bobines de ten- sion 13 du relais de direction et 14 du relais de ten- sion, à la tension exacte. Les contacts permutateurs 11 et 12 se trouvent normalement dans la position représen tée. De ce fait, les bobines de tension 13 et 14 sont reliées au moyen du conducteur 15 des deux côtés à un contact permutateur 16. Les bonines de tension 13 et 14 sont normalement privées de courant. Suivant que le relais incitateur 1 ou 2, ou,les deux, fonctionnent, les bobines de tension reçoivent là tension Ers, Estou Ert.
Le contact permutateur 16 n'est actionné que lorsqu'il existe une double perte à la terre, ce qui est déterminé par exemple du fait qu'alors un relais à courant excessif 17, excité par le courant d'addition, ferme son contact.
Il en résulte la mise en circuit d'un relais auxiliaire qui sépare le contact 16 de la connexion avec la borne de tension s et le met à la terre. Pour qu'en cas de double perte à la terre des conducteurs de phase R et T, la bobine de tension ne reçoive pas la tension enchaînée Ert, le relais incitateur 2, ou un relais auxiliaire qu'il commande, est bloqué lorsque les relais incitateurs 1 et 17 fonctionnent en même temps. Pour les différents cas d'avarie on obtient alors avec le couplage décrit les processus suivants :
Court-circuit entre les conducteurs de phase R et s. Le relais incitateur 1 fonctionne et connecta les relais 8 et 9. Le relais 8 rabat le permutateur 7, de sorte que le courant du conducteur de phase R pas- se par les bobines 5,6.
Le relais 9 rabat le contact
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11, de sorte que les bobines de tension 13 et 14 sont connectées aux bornes de tension r et s.
Court-circuit entre les conducteurs de-phase S et T. Seul le telais incitateur 2 fonctionne. Ce relais fait que le relais auxiliaire 10 rabat le contact 12.
Les bobines de courant 5 et 6 restent en couplage normal, dans lequel elles sont parcourues par le courant Jt. Les bobines de tension 13 et 14 sont connectées à la tension Est.
Lorsque le court-circuit a eu lieu entre les conducteurs de phase R et T, les relais incitateurs 1 et 2 fonctionnent. Le relais 1 provoque un changement de position du permutateur 7, de sorte que le courant Jr passe par les bobines 5 et 6. En même temps il provoque à l'aide du relais 9 un changement de position du con- tact 11, de sorte qu'une extrémité des bobines de ten- sion 13 et 14 est relièe à la borne de phase r. Le relais incitateur 2 connecte le relais 10, qui connec- te le contact permutateur à la connexion de tension t, de sorte que les bobines de tension 13 et 14 sont parcou- rues par la tension Ert, et les bobines de courant par le courant Jr.
En cas de double perte à la terre sur les con- ducteurs R et S, seuls les relais incitateurs 1 et 17 fonctionnent. Le relais 1 connecte de nouveau le cou- rant Jr sur les bobines de courant 5 et 6, et connecte une extrémité des bobines de tension 13 et 14 à la borne de tension r. La deuxième extrémité des bobines de ten- sion est, en raison de ce que le relais incitateur 1 met l'aimant auxiliaire 18 en circuit, séparée de la borne de phase s et connectée à la terre.
En cas de double perte à la terre des conduc- teurs 3 et T, le contact permutateur 7 reste au'repos, et de même le contact permutateur 11. Par contre, le con- tact permutateur 16 relie une extrémité de la bobine de
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tension à la terre, et le contact permutateur 12 connec- te l'autre extrémité de ces bobines à la borne de tension t.
En cas de double.perte à la terre des conduc- teurs R et T, les trois relais incitateurs 1, 2 et 17 f onctionnent. Le relais 1 provoque le changement de po- sition du permata@eur 7, et du permutateur 11. Mais en même temps le relais auxiliaire 9 rabat un permutateur
19. Le relais incitateur 17 connecte l'aimant auxiliai- re 18, de sorte que le contact permutateur 16 est con- necté à la terre. Mais de plus un autre permutateur 20 est sorti de la position de repos représentée.
Or comme le circuit excitateurpour l'aimant 10 passe par le con- tact du relais 2 et par les contacts permutateurs 19 et
20 montés en parallèle, le relais 10 n'est, en cas de double perte à la terre faisant fonctionner les relais in- citateurs 1, 2 et 17, pas mis en circuit, car le circuit excitateur du relais 10 est coupé de la source de cou- rant par les contacts 19 et 20. Il en résulte donc que les bobines de courant 5 et 6 sont excitées par le cou- rant Jr et les bobines- de tension 13 et 14 par la tension Ero. En conséquence, à l'encontre des disposi- tifs protecteurs connus, qui utilisent un courant enchaîné, le cas de double perte à la terre sur les conducteurs R et T, n'est pas traité comme cas de court-circuit, mais comme cas de perte à la terre.
La description du fonctionnement de la fig. 1 permet de se rendre compte que le transformateur de cou- rant du conducteur de pnase S n'est pas utilisé pour l'excitation du relais. Le troisième transformateur de courant n'est prévu que pour saisir à l'aide du couplage étoile des transformateurs, le courant d'addition qui dans l'exemple d'exécution commande le relais incitateur. Si toutefois la prise de la double perte à la terre n'est pas basée sur la prise de courant d'addition, mais par exemple
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sur'la disparition de deux tensions phasiques par rapport à la terre, ou sur la production d'une tension de super- position, on peut supprimer le transformateur de courant de la phase centrale.
En pareil cas il suffirait de 'faire; passer un conducteur de connexion du pivot du permutateur
7 à la connexion des transformateurs de courant dans les phases R et T. Il faut encore ajouter à la description du fonctionnement que le permutateur mentionné 19 et un permutateur corres ondant 21, peuvent commander en pa- rallèle le circuit de l'aimant de levage'du relais de ré- sistance et de l'aimant de rabattement du relais de direc- tion, si ces relais sont équipés d'aimants de courant con- tinu correspondants.
La fig. 2 représente une disposition correspon- dant -à peu près à celle de la fig. 1, et n'en différant que par un autre relais incitateur 22, un relais auxi- liaire 23, une résistance avant 24 et un contact 25.
Le relais 22 est excité par le courant Js. A l'état d'excitation, le relais 23 court-circuite la résistance 24. Ces dispositions sont prises afin que le relais com- porte de mêmes temps de retardement en cas de court-cir- cuit bipolaire et en cas de court-circuit tripolaire. En cas de court-circuit tripolaire, les trois relais incita- teurs 1, 2 et 22 fonctionnent. Le relais auxiliaire 23 est alors mis en circuit par trois contacts couples en série, à savoir le contact du relais 2, le contact du relais 22 et le contact 25 dépendant du relais 1 au moyen du relais 8. Comme en cas de court-circuit tripo- laire, la résistance mesurée par le relais est plus faible qu'en cas de court-circuit bipolaire, le temps de marche du relais sera pour le court-circuit tripolaire plus court que pour le court-circuit bipolaire, à une même distance.
C'est pourquoi la disposition est telle que normalement la résistance 24 est en série avec la bobine de tension 14 du relais d'impédance, résistance qui en cas de court-
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circuit tripolaire, est court-circuitée à l'aide du relais
23. La tension à la bo-bine 14 est ainsi renforcée dans le court-circuit tripolaire dans le rapport 3/)/3,de sorte qu'on obtient le même temps de marche du relais que pour le court-circuit bipolaire. La forme d'exécution re- présentée sur la fig. 2 n'est donnée qu'à titre d'exem- ple. Au lieu de la résistance intercalée devant la bobine
14, on pourrait aussi prévoir une dérivation à la bobine
5, de façon à affaiblir la force magnétique de cette bobi- ne en cas de court-circuit tripolaire.
Cette permutation pourrait évidemment être remplacée par des moyens mécani- ques, avec lesquels on modifierait par exemple la distance entre'-l'aimant de courant ou l'aimant de tension du relais. de résistance à temps, et le pivot du disque de Ferrari ou du fléau. La disposition représentée ne doit être considé- rée que comme un exemple. On pourrait aussi disposer un relais d'asymétrie, qui ne modifierait la force du système de tension ou celle du système de courant, que lors de la production, dans le courant ou dans la tension, d'une asy-' métrie dépassant une limite déterminée., Ce résultat peut s'obtenir par l'emploi de séparateurs triphasés ou aussi par l'emploi de trois relais qui comparent par paires deux tensions ou deux courants l'un à l'autre.
On peut aussi choisir pour la connexion des bobines de tension, une dis- position dans laquelle la bobine de tension du relais for- me avec deux impédances un couplage étoile qui procède à une permutation appropriée des connexions de tension de ce couplage étoile, conformément à celles des tensions enchaî- nées qui disparaissent, ou conformément à ceux des conduc- teurs phasiques dans lesquels se produit un courant exces- sif.
La fig. 3 représente, à titre d'exemple, une semblable disposition. Le couplage s'apparente au coupla- ge de la fig. 2, dans lequel on a prévu trois relais inci- tateurs 1, 2 et 22' excités par les courants phasiques, et
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un relais 17 excité par le courant d'addition. Lors de l'excitation du relais 1, un relais auxiliaire 9 est de nouveau excité ; ce relais 9 commande un permutateur 11 et un contact d'interruption 30. On n'a pas représenté les mêmes circuits auxiliaires pour le relais d'impédance' et le relais de direction, et les courants de l'enroule- ment de tension du relais de direction d'énergie ne sont eux aussi pas représentés, de sorte que le dessin ne montra que la bobine de courant 5 du relais de résistance et sa bobine de tension 14. Le contact 11 est représenté en position de repos.
Dans la position de travail, ce contact relie le système de tension à la connexion de tension r.
De même que dans la disposition de la fig. 2, le relais in- citateur 2 commande un relais auxiliaire 10, par lequel une connexion de la bobine de tension 14 est reliée à la connexion de tension t. Le relais 10 commande encore un autre contact .31, qui se trouve normalement dans la po- sition d'ouverture représentée. Le relais de courant d'ad- dition 17 connecte, lors de son fonctionnement, un relais auxiliaire 18, qui au moyen d'un permutateur 16, met à la terre la connexion de l'une des bornes de la partie de tension. ce contact 16 se trouve normalement dans une position telle que la connexion de la bobine de tension 14 à la borne de tension s est préparée. A l'encontre de la disposition de la fig. 2, on a prévu un autre relais auxiliaire 32, qui, lorsque le système de tension doit être. relié à la connexion de tension s, ferme un contact 33 normalement ouvert.
On a ou lé à la bobine de tension 14 deux bo- bines de réactance D1 et D2 de manière que ces bobines forment avec la bobine de tension 14 un couplage étoile de trois résistances de même grandeur. Or lorsqu'un court- circuit se produit entre les conducteurs de phase R et s, la tension Ers est connectée par les contacts 11, 12, 16
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et 33, au couplage série de la bobine de réactance D1 avec la bobine de tension 14. Lorsque le court-circuit se trouve entre S et T, le couplage série de la bobine de tension 14 avec la bobine de réactance D1 est connecté par les contacts 12, 11, 16 et 33, à la tension Ets' S1 le court-circuit s'est produit entre les conducteurs pha- siques R et T, la tension 14 est connectée en série avec la bobine de réactance D1 à la tension Ert, et ce par les contacts 11 et 12.
Les relais 9,10 et 32 sont ex- cités en cas de court-circuit tripolaire. En conséquence, les trois bornes libres du couplage étoile D1, D2 et 14, sont connectées aux connexions de tension r, s et t. La bobine de tension 14 reçoit alors la tension phasique
Eto. Dans ce couplage, la bobine de tension reçoit en cas de court-circuit bipolaire, la demi-tension enchaînée, et dans un court-circuit tripolaire, la tension phasique.
En conséquence si 1: distance de l'avarie est la même, le temps de marche du relais sera lui aussi le même en cas de court-circuit bipolaire et tripolai re. La disposition de la fig. 3 contient encore un verrouillage du relais auxi- liaire 10, verrouillage qui entre en action lorsque le court-circuit est relié à la manifestation d'un courant d'addition, c'est-à-dire en cas de double perte à la terre, ou lorsqu'en cas de perte monophasée à la terre, le point neutre du réseau est mis à la terre. Le circuit excita- teur du relais 10 dépend en effet de ce que, soit le re- lais auxiliaire 9, soit le relais incitateur 17, est privé d'excitation.
Mais si ces deux relais, ou bien, ce qui est équivalent les deux relais incitateurs 1 et 17, fonction- nent en même temps, le conducteur de connexion du relais ... auxiliaire 10 est coupé de la batterie locale. Le con- tact'-.'. 12 reste donc alors dans la position représentée.
En conséquence, en cas de perte à la terre, la tension par rapport à la terre est toujours utilisée.