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MÉMOIRE DESCRIPTIF'
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION
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la co,rPAG1H POUR LA FABHICAT1Ua D1i3 CUi11P'T1ÙRX î?T¯ààTQ±1.@Lj¯fQSÀIg&¯ ----. ¯¯:â-q4z- - ----- ----¯ Perfectionnements aux protections différentielles.
Demande de brevet français en sa faveur du 21 Janvier 1944.
On utilise généralement, pour les protections différentieLles des machines électriques a courants alternatifs (alternateurs, moteurs, etc...), un schéma connu sous .Le nom de montage à équi- libre de courant qui est représenté sur la fig.l. Dans cette fi- gure, 10 représente un alternateur dont une des phases Il est figurée, 12 et 13 sont deux transformateurs de courant de construc- tion identique, 14 est un relais à maximum de courant très sen- sible, 15 et 16 sont des appareils de mesure ou des relais de protection tels que: ampèremètres, compteurs, relais de sur- charge, etc....
Les enroulements secondaires des transformateurs de courant 12 et 13 sont montés en série et le relais 14 est bran- ché entre deux points du circuit secondaire de ces transformateurs, tels que, lorsque les courants primaires sont égaux, la différence de potentiel entre ces deux points soit nulle.
Cette condition doit être réalisée dans les circonstances nor- males, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas de défaut dans l'alternateur ni dans l'installation à laquelle il est raccordé, et doit être maintenue en cas de défaut extérieur à l'alternateur, toutes circonstances qui se traduisent par des courants égaux dans les deux enroulements primaires des transformateurs de courant.
Par contre, lorsqu'il se produit un défaut dans l'al- ternateur (mise à la masse, court-circuit entre phases) les deux courants primaires ne sont plus égaux et leur différence- est égale au courant de defaut. A ce moment, les deux courants secondaires ne sont plus identiques et leur résultante excite le relais 14 qui produit le déclenchement du disjoncteur de l'alternateur.
Pour que les transformateurs de courant 12 et 13, suppo- sés identiques, fournissent une tension nulle au.-relais 14,en cas de défaut extérieur à l'alternateur, il faut que les impédances comprises entre les bornes secondaires d'un transformateur et les points de raccordement au relais 14 soient toujours égales aux im- pédances comprises entre les bornes secondaires de l'autre trans- formateur et ces mêmes points de raccordement. Or ces impédances comprennent, en plus des résistances d.e la filerie, les résistances et réactances de divers appareils comportant généralement des cir- cuits magnétiques bobinés. Ces circuits magnétiques peuvent être plus -- ou moins saturés de telle sorte que leurs impédances,même ajus-
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fées. avec soin oour le cirant nOIli;1al 0C 1'*Lt,gr:n.
Leur,peuvent ne plus être 1(j (;';,1tic,:1t.:: jour Le courant 6é. court-cire it extérieur.11. arrive aussi, lorsque L'alternateur est raccoror a un transforata- teur ie puissance rie construction moderne., fonctionnant 3. L:1('uc- tion clevée, qu'en cas de 2urte'1S ton 3ccil'e:'1td Le, ce courant dé- bita ):,1' l'alternateur comporte des h.--r'.,oni.)Uf'p (;,;':r,.:oniI1u8 trois par exemple) d'o' une. raison sup'''i 18:1t"ir' de déséquilibre 'es impédances 1)2'18 le circuit r;c;:: tra 7rf<Jr;;.x rr or courent. un J8ut aussi e¯(1LO;yr an ,10nt'",ç, "5.t '1 '1? L1!1rC ne ten- sion" dans lequel les secondaires ces transfert teurs ."e courant di-signés par lf/ et 1?. dans la fiL;.l '.ont '1Jont.,::: en opposition par rapport au relais E ii'otectio?. Unp for .te 1e ce nontai'e par- ticu7¯isre aent L1tc-rES s(Jnt.
F, :s ce Lie d ite !!, secondaires shuntés" représentée sur l<' f1[.L Dans cette ;1,>.>Jrc, Le:> trDnsforJ1i"teurs de coursnt 1 et 1%, dont Les orijaires sont .11ont¯::: en série avec l'enroulenen.t 11 de L'alternateur L.>, li.><-:it..nt., p::r leurs secondaires, 2'un des aoroareils de ,nesurF: ou re L:5 L5 et une résistance (ou plus généra.Lenent une im,:dnc8) 1i, L'sutre, les appareils de mesure ou reldis 16, et une résfstvnce ( ou olus gnc.ral.e;:5ent une impédance) 1s, i"(,YlU'j1Je à Ls )r,icGc1ente. Les deux résistances (ou i npc."ôéJJ1ces) ont un ie,ïf Joint CO>'1.<1U11 1S:), que les secondaires des tréJt1sfor"J te1.1r" et L'enro1Jlc-"Jr=;nt du rei-pis 14 est comectf entre leurs extr' t:it6s ,0 et .1.
On voit faciLe'.'1E'ntj)e si 1'1 et 1B sont i enti(l1JeS de même que 15 et 16, et si Les transformateurs rie 11E'S')re 1 et 1.''' sont aussi 1.-;eati,;u<#s, ce .ié.,ie que les fi1tSri.ss ..,ui re 1¯ïent leurs se- condaires aux a9JrciLs, les points 0 et <.L pont con.'tasnent au ,11ê,ue potentiel .uG;11.< que soit l'importance 61: court-circuit oroduit :\ l'extérieur rie l'enroulement LL, p'"'r o.,,7>itr<, Jour un rsEfcut dans cet ?nro;>L;.ie<;t, les ootentiel:' der >:inti. a0 0t 21 sont ,iifi;.rr:rt1..s st un courant passe dans L' en.ro;
Lrr.ent 1u relais 1 a Il est facile; d'ajuster à F: ; itf Les rE.si' t"':1ces ii et le, rmis, CO.;I,11e dan;' le ..;o?toe<6. de la fi S.l, Fi ler :') ):'rr: 1.5 15 pt 16 contiennent <jL= fer, la saturation de 101Jr" circuits .,ii>;n. tiques, pour de forts courante., jcut ne Jas etn La 0.ie, et, alors, e cas de défaut extérieur a l'enroulement Ll, 3rLÎ,:nant une forte surintensitt ou des harmoniques, Lc. dit'i'crence de potentiel entre les Joints &0 et ::1 pnut devenir non nulLe, :nê,^e si le défaut est extérieur à l'enro,1.r::::',ent 11.
Suivnt la présente invention on évite. Lef inconvénients qui peuvent provenir ds La non identit" F es >') )i.re ils, Lb et L6 pour les fortes surintensités en interclLant cas JJLreiLs entre le ooint CC1'i1.\JUD aux deux résistances 17 et lo r-'t Le point commun =.>ax deux enroULeJJ1(.mts secondaires, de fscon que les deux secon- daires des t'.ransfor.nateurs de courant 1" et 1- soient montés en parallèle sur 1'ensenhlo des )1'ei Ls lt et lu.
La fig. 7, oans laquelle les chiffres L'j '1 al ont La nême signification ',\;r- dr'nr Les fi. et :, et cans laquelle ,-:;; est 1. point COln',JUn aux enrouLr.,l1Ents second¯-:iras (1e" transforl,.teurs, donne un sché.:1;< cj(" nont¯.F;e confor ,'18 1 1. 'invpnt.i:Jt1.
On voit ..118 les ,.: ,J,1,::,rei1s 15 et 16 sont ali.nentes par les deux secondaires 1i et 1 et que des modifications, 'ans les impé- dances de ces appareils, 1'iïtrodui sent aucune cissy.netrie dans le:, circuit secondaires 1Ps transfornateurs.
On re:uar"1ue que Les c?ractLristiques du !i1ontage de la fig.
7 sont:
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1". ]Les secondaires des tra.nsfor:n'teur3 lu et 1'7 sont zonés en parallèle par rapport au circuit 1- contenant les appareils 15-16;
2 Le relais de protection différentielle 14 est alimenté sous une différence de potentiel qui est fonction de la différence des courants qui traversent les secondaires des cieux transforma- teurs 1 et 13, fonction qui s'annule lorsque ces deux courants sont égaux.
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La présente invention concerne tous les dispositifs qui présentent les deux caracteristiques ci-dessus indiquées.
On peut donc également, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer, dans Le montage de .La fig., les deux résistances
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17 et la psr les deux enroulements primaires d'un tranSfOrll1ateur ce courant auxiliaire, nontés de façon que, dans les conditions nor-
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males, Leurs a;npèretours soient egaux et de signes contraires.
Le montage est indiqué fi.:,.4,dans laquelle les chiffres de lu lô ot les :nê:aes significations que dans Les figures précéderites, 5 représentant le transformateur 0e courant Buxi Lisire 3. deux enroulements primaires et dont l'enroule:uent secondaire ali- :nente le relais 14.
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On voit facile-'aent que, lors d'un défaut extérieur 3. l'en- rou,Le,ierit 11, les a..:yretours résultants, agissant sur le circuit ,,1agn<: tiue du tranf;for:uuteur ,..?., sont nuls et que la différence (e potentiel aux borner au fêlais L4, qui est a1e à la force clectro- .iiotrieu induite dans L'enrouLement secondaire àe z>3 est aussi nui. Je.
Par contre, en cas. de défaut dans ! L, Les ;.n;irctour. r6FuLtntf sont différents de zéro et L ,aifférence de potentiel aux bornée lU relais 14 est differente de zéro.
Avec les montages des figs. 3 et 4 les appareils 15 et 16 sont parcourus en temps normal par un courant double de celui que
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fournirait un seul transfortaâteur de courant. Il pourra donc être avantageux, pour conserver les calibres normaux des transfor'll"1teur,<;
et des i;;>;JxrciLs C:t:' ,aesui'E', 'alimenter ces oerniers avec un trans-- f'orai.teur de courant auxiliaire, ou un auto-transformateur ce cour 'nt ayant un rapport de tr&nsf'oL'1wtion de N, par exemple loa/5n'?our des transfor:n:.teurs et appareils de mesure de courant nominal b.L
Les fig. 5 et 6 représentent en 24, des auto-transforma- teurs de courant alimentant les appareils 15 et 16, les'autres chif-
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fres ayant les mê.nes significations que nanas les figures précéden- tes,
On n'a indiqua jusqu'ici que l'application de ce montage au schema de la protection différentielle normale, mais il est en-
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tendu '1ue le ftê-'ae montage est applicable 3.
tous les ech<±mas dans lesquels on compare- soit deux courants l'un à l'autre, soit une pluralité de courants les uns par rapport aux autres.
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Li fig. 7 donne un eX81101e U'D.))LÏc3tion du -nontpge f1:5.4 au schéma de la protection différentiel Le dite c' à conducteur c11viçll. Sur cette figure, :. est un alternateur dont Les enroule" .uu:zt;: ce chaque phe sont oivisés en deux moitiés riui/1.es en pa- 1'-,lL.::L<.. .6 6t i::7 ;.ont LE'S c!b!Í-enr-ùult,(8'lt;s de l'une des Ji1-SCj -cs e=t 9 des trsnsfor.'iateurs jie courent ont Les enroul.<=;n<snti s5- cunc;:i ¯es sont réunis en :J&1':lLe18 et débitent ,<.\"1' les : ;zrci rC. dE: ,,6sure sol est un trànfor"j"'\t;Ltr auxiliaire (le C01.H':','1t pt ..; uri i =1;,,is ,;axÍ.uu:1 de couriit.
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Ce ::J:l1<.':±. protège 1,'alt±rnJte r I"'')ntr( s court-circuits entre s1Jirc? de La :ë ne ohasr et le; r'.t'u"':' r <lc lhases, tous accidents ,u.i re,i><.;...it L'equilibrr ' 'c.c car .nt.:, rmtre les deux icii-±.;ro:t;.<>;!,its.
Un ,1onL,ge analogue est 0 l.iri;.i;.l<. ::1);, 'fotc,ctions diffé- enti::i¯1¯e; des- jeux de barre;:., '1.1) rotct,isnr riffcrentielles des feeders en v.r, L.LJ 1 c, aux protections if t', rentic L les des tlt*ii>Jrl"1,C2iÎ'S, etc...
Oil )&ut enfin, avec Lc ç .;ont;:#cr crcdtf.., utiLiser com.ne relais de protection, non olu: un si >1e rel:'i, 3 .iaxi>nu<n,nais un rFl:i: yuotien.n:.tri.oe, nu tYJe dr..no-:1:1c ">i 1ourcent8ge", dans L&ueL on compare Le courant ni.ff''rentieL à i.:; 01F Des courants, ;fIn d'éviter yu'en cas d'une l.c ..rr-, diffi rencE dAns Les rapports de transformation des tranforn.t,eurs de cour'1n.t, Le courent d'er- reur ne devienne supérieur au courant rc fonct.i0nnr: -lent du relais nu .notent d'un défaut extérieur.
Ces l'elais, suivant une tecl111ir.,UG connue, cO'iloortent deux Llectro-aÍ.I1,tntE' montes sur Le ,nê:ne ;;rt're et trD,V!ii1.1:mt en sens inverses. u'Jl de ces l.ectra-a:ï:m.ntr ('Lectro-ai'uant '!1oteur) s tend2t1Ce ,Lcer 1'.çuip:E;e noM i Lr. v(rp Eon contact et L'au- tre (E.Ü,ctro-:,i 113'1t ',"I1tat;onj stE') é tC''1G8.ncE: l'en empêcher. ues nOHlbrcs de tour' ncs r eux , 1;ctro-;:1.,ir;nts sont dans un rap- port tel ue Le reL..,i: fonctionne lorsque Le courant différentiel dépasse un certain pourcentage au courant total.
La fig. m représente Le nontage d'un tel relais dans le cas du schéma de La f1&.4, avec La tnéaie signification pour les , Mêmes chiffres. L'enroulement oteur 1 du relais 14 est alimenté peur le trsnsformteur auxiithire- c et, son enio1# lemi-xt antagoniste /-4 et ..1011'1, en slrie ;vec leÇ ::J;>ac;1 1>; lo <mt, 10. ii h S iJ <1 T..
LV. l:1;<pox.itii de protection différentiel Le apolicable aux ,n2chines, aux tr&.nsfor..1.::teurs et #.;1x Lignes. electriyues,carac- terisc. par le fl:i t. 'lUE; les secondaires ,.:es ceux tr8.nSfOr,û3teurs de courante {ont Les primaires sont parcouru.? par Les courants contparer, sont ,]ont'n:: en dériv tion sur un circuit pouvant com- prendre des. circuits r'e courant 'oo;:ref Ls de uesurp, compteurs, etc...et qu'on n'arrange d'eutre >?ct de fzgon a obtenir, aux bornes d'un rE'1:,i2 ).1, une tension qui d( pende de L a différence res courr.mt: :econâ,i.rEe des deux trr!nsfor."tcur.''-' ot qui s'annule lorsque, ces E C (",Ir', 11 t : . ' n t l [, :s 11); .
;l , Disjoritif suivant lV, c8r:octf,riE'. jar le f'it que le. aiff::rnce.c'e potentiel qui a.Li ,i<Int.< le r<:1,ii; L4 ect obtenue en insérant deux rf-'sistances 1>g=L<,s ou deux t'!\E:è8nCeS Egales dan::: les secondaires nés deux tr',n:::.for,tp.1Jr", en s'nrrageant de f'.çon que ces résistances ou i:r.9r:d,:nr(:: ;,:i t'nt un point comnun, et En ali.'ttentE'nt le relé'Í:' j'-r la (différence de potentiel entre les extraites Ct l'en"ElJNe des deux résistances ou i::19,.'r1mces.
. Dispositif suivant 1'"', c3rélct(:rÍE:l. par Le fait que
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la différence de potentiel, qui alimente le relais, est fournie
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par le secondaire d'un tr:.nsfor.mteur de courant 8uxili:1ire,à ceux enroule uents 'jri mires identiques, ces cnr01J LE:r:lents étant montes de f0OnjUE LeF ampëretours resultents soient nuls quand les ceux courant: sont 1.gJux.
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.4 . Dispositif suivant 1 et 2 ou 3 caractérise par le fait que les appareils de mesure, compteurs,etc..., sont ali- mentés par un transformateur ou auto-transformateur de courant, dont le primaire est parcouru par la somme des courants des deux secondaires des transformateurs principaux.
5 . Dispositif suivant 1 m 2 ou 3 , et 4 , caractérisé par l'emploi d'un relais de protection différentielle du type dit "à pourcentage", c'est-à-dire qui fonctionne pour un rapport donné entre la différence et la somme des courants secondaires des trans- formateurs de courant principaux.