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La présente invention, système Michel SOUILLARD, est relative à un dispositif destiné à protéger un tronçon de réseau électrique disposé en "antenne" par rapport à un réseau plus com- plexe et devant fonctionner quand il se produit un défaut d'iso- lement dissymétrique survenant dans-Iranienne, que celle-ci soit ou ne soit pas raccordée au réseau, ce dernier pouvant alors être remplacé par un générateur situé dans l'antenne.
Pour qu'un tel dispositif de protection fonctionne cor- rectement, il faut, d'une part, qu'il soit sensible à tout défaut dissymétrique survenant dans l'antenne et, d'autre part, qu'il soit sélectif, c'est-à-dire qu'il ne fonctionne que pour un dé-
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faut dissymétrique y survenant, à l'exclusion de tout défaut dis- symétrique se produisant dans le réseau.
Des dispositifs de protection sont connus, dans lesquels on utilise des relais sensibles à la puissance inverse, puisque les composantes inverses du courant et de la tension n'apparais- sent qu'au moment d'un défaut d'isolement dissymétrique. Le dé- faut, pouvant être considéré comme générateur de puissance in- verse, le sens d'écoulement de cette puissance est un critère sélectif qui permet de détecter l'emplacement du défaut par rap- port à l'emplacement du rela.is de protection de l'antenne.
Cependant, un relais sensible uniquement à la puissance inverse (c'est-à-dire à un produit contenant la tension et le courant inverse) ne fonctionne pas lorsque l'un de ces deux termes est nul ou extrêmement faible. Ces conditions sont réa- lisées dans les deux cas suivants :
1 - Si l'antenne à protéger est raccordée à un réseau dont la puissance est très élevée par rapport à la puissance de l'antenne, le courant de défaut limité par l'impédance de l'antenne provoque une chute de tension inverse très faible sur le réseau.
2 ) Si l'antenne est raccordée à un réseau présentant une impédance inverse très élevée, ou encore, si l'antenne n'étant pas raccordée à un réseau comporte au moins un générateur, le courant inverse est trop faible ou nul.
La présente invention a pour but surtout d'améliorer le fonctionnement du dispositif de protection d'une antenne en rendant ledit dispositif plus sensible et plus sélectif.
L'invention a pour objet un dispositif de protection d'une antenne caractérisé en ce qu'il est constitué par un relais d'impédance qui, d'une part, est alimenté par des grandeurs élec-. triques.inverses qui apparaissent en cas de défaut dissymétrique, et qui, d'autre part.,'est verrouillé pour toutes les valeurs de l'impédance inverse de Iranienne, impédance qui est mesurée par
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le relais pour tout défaut extérieur à l'antenne.
La zone de ver- rouillage de ce relais est située à l'intérieur d'une surface représentée sur le diagramme : résistance inverse-réactance in- verse et dont les dimensions et l'emplacement sont déterminés de façon que les extrémités des vecteurs représentant les différentes valeurs de l'impédance inverse de l'antenne soient toutes conte- nues à l'intérieur de cette surface.
Pour des raisons de.simplicité d'exécution des-relais d'impédance inverse, cette surface est préférablement un cer- cle dont le diamètre et l'emplacement du centre sont déterminés comme cela vient d'être indiqué. Les modes de réalisation des relais d'impédance inverse suivant l'invention, qui seront dé- crits plus loin, ont une zone de verrouillage circulaire, mais l'invention ne se limite pas à l'utilisation de cette figure géo- métrique.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la descrip- tion qui suit et des dessins qui l'accompagnent, lesquels des- cription et dessins ne sont, bien entendu, donnés qu'à titre d'indication.
La fig. 1 de ces dessins est un.diagramme unifilaire représentant un tronçon de réseau en antenne raccordé à un réseau.
La fig. 2 est un diagramme d'impédance inverse facili- tant la compréhension des principes sur lesquels repose l'inven- tion.
La fig. 3 représente schématiquement un mode de réali- sation du relais suivant l'invention.
La fig. 4 est un diagramme explicitant le fonctionne- ment du relais de la fig. 3.
La fig. 5 représente schématiquement un autre mode de , r.éalisation du relais suivant l'invention.
La fig. 6 est un diagramme relatif aurelais de la fig. 5.
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Sur la fig. 1 M représente un tronçon de réseau dis- posé en "antenne" sur un réseau N et raccordé à ce réseau au point 0 par un disjoncteur C. L'antenne M peut comporter des récepteurs passifs et,des machines tournantes réceptrices ou gé- nératrices, ou seulement que des récepteurs passifs ou que des. machines tournantes.
A l'origine 0 de l'antenne, et en cas de défaut dis- symétrique survenant dans l'antenne au point E par exemple, il apparaît au point 0 une tension et un courant inverses dont le quotient vectoriel est l'impédance inverse Z du réseau ; demême pour un défaut dissymétrique survenant dans le réseau N, au point F par exemple., il apparaît au point 0 une tension et un courant inverses dont le quotient vectoriel est l'impédance inverse Z' de Iranienne.
Le relais d'impédance inverse suivant l'invention doit donc être d'une part sensible- à toute valeur de l'impédance in- verse Z du réseau qui apparaît lors d'un défaut dissymétrique dans l'antenne, et d'autre part, insensible à toute valeur de l'impédance inverse Z' de l'antenne qui apparaît lors d'un défaut dissymétrique dans le réseau: la fig 2 montre un diagramme d'impédance inverse dans un système de coordonnées : résistance inverse R - réactance inverse X. L'impédance inverse de l'antenne est contenue dans le quadrant 1, tandis que l'impédance inverse du réseau est contenue dans-le quadrant 3.
L'impédance inverse de l'antenne étant donnée ainsi que ses variations maxima de module et d'argument, il suf- fit, pour que le relais suivant l'invention soit insensible à un défaut dissymétrique survenant dans le réseau, de prévoir pour.ce relais une zone de verrouillage à l'intérieur de laquelle se trouve toujours l'extrémité A du vecteur OA représentant ladite impédance inverse.
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Dans cette figure, la zone de verrouillage est un cer- cle L. Pour toute valeur de l'impédance inverse du réseau appa- raissant dans le quadrant 3, même si elle est très faible (vec- teur OB), le relais fonctionne avec certitude, puisque l'extré- mité B de ce vecteur est nettement en dehors du cercle de ver- rouillage L.
La fig. 3 représente schématiquement un mode de réali- sation d'un relais d'impédace inverse suivant l'invention dont la zone de verrouillage est un cercle.
Sur cette figure, 11, 12, 13 représentent les trois lignes d'une antenne triphasée. Les secondaires des transforma- teurs de courant 14, 15, 16 alimentent un filtre de courant in- verse 20, d'un type quelconque connu. Les secondaires des trans- formateurs de tension 17, 18 alimentent un filtre de tension in- verse 21, également de tout type connu.
Les bornes de sortie du filtre 20 sont connectées à un circuit comportant deux impédances 22 et 23. La valeur de l'im pédance 22 est Z1 La valeur des impédances 22 et 23 est Z2.
24 et 25 sont deux bobines du relais. Leur extrémité commune est connectée à une borne de sortie du filtre de tension inverse 21.
L'autre extrémité de la bobine 25 est connectée à l'extrémité de l'impédance 23 reliée à une borne de sortie du filtre 20. la deuxième borne de sortie du filtre 21 est connectée à l'ex- trémité de l'impédance 22 reliée à une borne de sortie du filtre 20. Dans cet exemple, les impédances de référence z1 et z2, ont un même argument, mais des modules de valeurs différentes. 19 est un contact dont la fermeture est commandée par l'équipage mobile (non représenté) du relais lorsque le couple qui s'exerce sur ledit équipage mobile est positif. Le contact 19, quand il est fermé, provoque l'ouverture du disjoncteur C (fig. 1), ce qui sépare l'antenne du réseau.
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13'il se produit un défaut dissymétrique, soit dans le réseau, soit dans 1-'antenne, il apparaît un courant inverse I aux bornes de sortie du filtre 20 et une tension inverse U aux bornes de sortie du filtre 21.
La tension aux bornes de la bobine 24 est : U - z11 et la tension aux bornes de la bobine 25 est : U - z21
Le relais, qu'il soit du type électrodynamique, ferro- dynamique ou à induction, est constitué pour que le couple exercé sur son équipage mobile soit nul lorsque les deux vecteurs repré- sentant les tensions u-z21 et u-z21 sont décalés de 90 , le couple étant positif pour tout angle de ces deux vecteurs inférieur à 90 et négatif pour tout angle de ces deux vecteurs supérieur à 90 Le couple est donc proportionnel au terme réel du pxoduit : (U - z11) (U - z21
S'il s'agit d'un défaut dissymétrique dans le réseau, le quotient -,- représente l'impédance inverse Z' de l'antenne et le produit précédent s'exprime ainsi :
12 (z'- 21) (z' Z2)
Le couple exercé sur l'équipage mobile du relais est nul quand le produit scalaire des grandeurs z z1 et z z2 est nul, c'est-à-dire quand les deux vecteurs représen- tant ces grandeurs font entre eux unangle de 90
Sur la fige 4 représentant un système de corrdonnés résistance inverse 5 - réactance inverse X, OG représente l'impé- dance inverse égale à l'impédance de référence Zi et OH repré- sente l'impédance inverse égale à l'impédance de référence z2 l1 est une circonférence ayant GH comme diamètre, Pour une va- leur de l'impédance inverse Z' de l'antenne représentée par un vecteur tel que OK,
dont l'extrémité se trouve sur la circonfé- rence l1 les vecteurs GK 'et HK représentant respectivement les différences vectorielles z z et Z' - z , font entre
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eux un angle droit. Comme cela a été explicité précédemment, le couple exercé sur l'équipage mobile du relais est nul.
Pour toute valeur de l'impédance inverse Z' représentée par un vecteur dont l'extrémité se trouve sur la circonférence l1 le couple exercé sur l'équipage mobile du relais est évidemment nul. Pour toute valeur de l'impédance inverse Z' représentée par un vecteur tel que ok par exemple, dont l'extrémité se trouve à l'intérieur de la circonférence l1 le couple exercé sur l'équi- page mobile du relais.est négatif (de sorte que le contact 19 reste ouvert) car l'angle GK'H est supérieur à 90 Par contre,
pour les valeurs de l'impédance inverse représentées par des vec- teurs dont l'extrémité est située en dehors de la circonférence l1 et notamment pour les -valeurs de l'impédance inverse du réseau déterminées par le quotient vectoriel de la tension et du courant inverses qui apparaissent à remplacement du relais en cas de défaut dans l'antenne, l'équipage mobile dudit relais est soumis à un couple positif et son contact 19 se ferme.
La fig. 5 représente schématiquement un autre mode de réalisation d'un relais d'impédance inverse suivant l'invention, établi selon le principe des balances électromagnétiques. Ce relais comporte essentiellement deux bobines 31 et 32 et un fléau mobile 33 qui coopère avec les contacts 35 et qui est sollicité .par les deux bobines. 34 est une impédance de valeur z1 Lors- qu'aucun couple n'est exercé sur le fléau 33, ou si les couples exercés sur ce fléau sont égaux, les contacts 35 sont ouverts.
Il en est de même si le couple exercé par la bobine 32 est pré- pondérant. Par contre, les contacts 35 se ferment si le couple exercé par la bobine 31 l'emporte sur celui exercé par la bobine 32. La bobine 32 et l'impédance 34 sont parcourus par le courant inverse 1 qui apparaît aux bornes d'un filtre de courant inverse (non représenté), lors d'un défaut dissymétrique, soit, dans le réseau, soit,. dans l'antenne. Le couple électromagnétique pro-
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duit dans la bobine 32 est proportionnel à 12 La bobine 31 et l'impédance 34 sont soumises à une tension inverse U qui apparaît aux bornes d'un filtre de tension inverse (non représenté) lors du défaut susmentionné.
Le couple électromagnétique produit dans la bobine 31 est proportionnel à : (U - z11)2
Le couple exercé sur le fléau mobile 33 est nul lors- que K (U - z11)2 = K' 12 K et K' étant des constantes qui dépen- dent du nombre de tours des bobines 31 et 32.
S'il s'agit d'un défaut dissymétrique dans le réseau, le quotient représente l'impédance inverse Z' de l'antenne, de sorte que l'égalité précédente devient :Z' - 1 = k
Le lieu géométrique des points représentatifs de l'im pédance Z' qui satisfont à cette dernière égalité est une circon- férence l2 de rayon k (fig 6), dont le centre est à l'extré- mité P du vecteur OP, représentant l'impédance inverse égale à l'impédance de référence z1
Pour toute valeur de l'impédance inverse Z' représentée par un vecteur tel que OS dont l'extrémité se trouve sur la cir- conférence l2 le couple exercé sur le fléau mobile 33 du relais est évidemment nul.
Pour toute valeur de l'impédance inverse Z' représentée par un vecteur tel que OS, par exemple, dont l'ex- trémité se trouve à l'intérieur de la circonférence l2 la différence vectorielle Z' - z1 = PS' est plus petite que PS.
Le couple exercé par la bobine 32 est prépondérant, de sorte que les contacts 35 restent ouverts. Par contre, pour toutes les valeurs de l'impédance inverse représentées par des vecteurs dont l'extrémité est située en dehors de la circonférence L2 et, en particulier, pour les valeurs de l'impédance inverse du ré- seau qui apparaissent à l'emplacement du relais en cas de défaut dans l'antenne,la différence vectorielle z' Z1 est plus grande que PS.
Le couple exercé par la bobine 31 est prépondérant et les contacts 35 se ferment,
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Bien qu'on ait représenté et décrit plusieurs modes
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d?ez;J;uioioiJ du relais d' ::t\1lpde.nce inverse, il doit ëtre entendu iu,Jo::; :ne dàzire pas sc 111111 tG3:,i à ses modes particu1ieTx, donnas siiàpLeiicnt 11 titï'e d'exewpiafl ot sans aucun caraotbre rentriotif et que l'hw(mib1/Jn rapplique à toutes les variantes bagnes sur le même principe, c'G:f}t.....d1re à tout dispositif pormettn:li là réalisation d'Ul1. pelais d'l1llpc1l:lnoe inverse dont les earastëris'- b teluos de fonotionnemont ont "té définies dans le toscte de ce brevet.