Dispositif de protection pour des installations de distribution de courant électrique. Cette invention est relative à un dispositif de protection pour des installations de dis tribution de courant électrique, dans lesquelles le courant est amené d'une source unique à un point de charge, par deux feeders qui sont en parallèle l'un par rapport à l'autre.
Dans ce dispositif, un appareil de protec tion discriminateur et une mise à terre sont prévus à la source et au point de charge, de manière que, lorsqu'un défaut se produit, l'appareil de protection fonctionne pour couper le courant du feeder en défaut aux deux ex trémités de ce dernier, le feeder normal étant laissé en circuit.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, différentes formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Fig. 1 en représente une forme adaptée à une installation à courant monophasé; Fig.2 montre une autre forme adaptée à une installation à courant triphasé, et Fig. 3 montre l'application de l'objet de l'invention à une installation dans laquelle les deux conducteurs donnent passage nor malement à des courants inégaux. Dans la première forme (fig. 1) un trans formateur monophasé 9. est branché sur des barres collectrices de départ B Bl; un point intermédiaire C de ce transformateur est mis à la terre.
Des feeders d'alimentation paral lèles D E condt-.isent ensuite le courant à des barres omnibus d'arrivée Z' F1, sur lesquelles est branché un transformateur G. Ce trans formateur G possède également un point inter médiaire H mis à la terre. Un appareil de protection J ou J1 du type à relais équilibré est prévu à chaque extrémité des feeders parallèles D E pour mettre hors circuit celui de ces conducteurs qui donne passage au plus fort courant de terre, lorsqu'un défaut se produit. Normalement les courants de terre dans les conducteurs s'équilibrent et ces ap pareils de protection sont au repos.
Si, cependant, un défaut par mise à la terre se produit en .K dans l'un des conduc teurs du feeder E, des courants à la terre. suivront le sens indiqué par les flèches. Le courant de terre s'écoulant de C au point K est indiqué par les flèches dessinées sur les lignes.
Ce courant provient du transforma- teur .A pour arriver dans la barre omnibus B', oii il se divise en deux portions, la plus grande de ces dernières s'écoulant directe ment par le feeder E au point de défaut K, tandis que la plus petite portion suit le che min le plus long par le feeder D et la barre omnibus l'' au point de défaut .K, en arri vant par l'autre extrémité du feeder E.
Le courant de terre s'écoulant de H à A est indiqué par les flèches dessinées à côté des lignes. Ce courant provient du transfor mateur G pour arriver à la barre omnibus F', oii il se divise en deux portions: une plus grande qui s'écoule directement à travers le feeder E par la perte IL, et une plus petite qui suit le chemin le plus long par le feeder D, la barre omnibus B' et l'autre extrémité du feeder E pour arriver à la perte Ii.
On voit ainsi qu'à chaque extrémité du feeder E, en défaut par mise à la terre, les courants de terre qui sont les plus grands sont dans les deux cas dirigés vers le point de perte et, par conséquent, s'ajoutent. Dans le feeder normal D, par contre, les courants de terre qui sont les plus petits sont dirigés en sens contraire à chaque extrémité et, par conséquent, se soustrayent. Ainsi les appa reils de protection<I>J et J'</I> sont amenés à fonctionner pour couper le courant du feeder E en défaut par mise à la terre, tout en laissant le feeder normal D en circuit.
Dans la forme représentée fig. 2 pour du courant triphasé, un transformateur à connexion en étoile L, dont le centre, ou point neutre, est mis à la terre en L', est branché sur des barres omnibus M de départ. Peux feeders parallèles 11@' et N' conduisent le courant à des barres omnibus d'arrivée 0. Sur ces dernières est branché également un transfor mateur à connexions en étoile P dont le point neutre est mis à la terre en P'. Des appa reils de protection contre les pertes à la terre sont prévus à chaque extrémité des feeders parallèles.
Dans cet exemple chaque appareil de protection disposé à une des extrémités d'un feeder est du type Ferranti-Waters, c'est-à-dire comprend deux transformateurs de courant Q dans le feeder il' et deux trans- formateurs de courant Q' dans le feeder j\ '. Ces transformateurs sont connectés de la manière représentée aux enroulements de deux relais R et R' du type wattmètre.
La dis position est telle que les relais R R' restent inactifs aussi longtemps que les courants de perte à la terre traversant les transforma teurs Q Q' s'équilibrent et s'écoulent dans la direction normale, mais fonctionnent pour (souper le courant du feeder N ou IV" traversé par le plus grand courant de terre lorsque se produit un défaut par mise à la terre.
Lorsqu'un défaut par mise à la terre se produit dans Pun des conducteurs, disons du feeder N, les courants à la terre s'écouleront d'une manière analogue à celle décrite dans le cas précédent d'un courant monophasé. Ainsi les courants à la terre les plus grands s'écouleront à chaque extrémité à travers les transformateurs Q dans le feeder fautif N . L'appareil de protection entre alors en jeu pour couper le courant aux deux extrémités de ce feeder lY en défaut, tout en laissant le feeder normal N' en circuit.
Dans la forme représentée fig.3 l'objet de hinvention est montré appliqué à une installation dans laquelle les deux feeders sont traversés normalement par des courants inégaux. Dans cette figure on a représenté, pour simplifier, chaque feeder par une seule ligne, niais il va de soi que ces feeders peuvent comprendre deux, trois ou plus de conduc teurs selon le nombre de phases du courant. Un transformateur S est branché sui, les barres collectrices de départ, et mis à la terre en S'. Le feeder T est plus long, c'est-à-dire de plus grande résistance que le feeder T'.
Un transformateur L mis à la terre en U' est branché également sui, les barres collec trices d'arrivée.
Un appareil de protection est ménagé à chaque extrémité des feeders. Ces appareils consistent, dans cet exemple, en transforma teurs de courant I' l'' connectés aux enroule ments d'un relais à trois bobines différeil- tielles P.
Si le système de protection décrit en référence aux fig. 1 et 2 est appliqué dans ce cas, on voit que les appareils de protec tion fonctionneront d'une manière satisfaisante pour tous les défauts, sauf pour les défauts se produisant à chaque extrémité du feeder T le plus long. Lorsqu'un tel défaut se produit, on peut voir que le système précédemment décrit fonctionnera pour couper le courant du feeder en défaut à l'extrémité adjacente, mais celui du feeder normal, à l'extrémité opposée.
Cela est dû au fait que le chemin direct de la mise à la terre du transformateur, à l'ex trémité éloignée, à travers le feeder en défaut, est plus long, c'est-à-dire présente une plus grande résistance aux courants de terre que le chemin par le feeder normal.
Pour vaincre cette difficulté on utilise des relais auxiliaires, en plus des relais princi paux V2, qu'on interpose entre ces relais V2 et les interrupteurs de feeders. Deux re lais W WI sont employés pour commander les interrupteurs de feeders X et X', respective ment, à chaque extrémité de l'installation. Ces relais sont disposés de manière que l'un d'entre eux est amené à fonctionner de manière à ouvrir l'interrupteur de feeders correspon dant sous l'action du relais principal V2, lorsqu'un défaut se produit.
Une disposition semblable est employée à l'autre extrémité de l'installation, où deux relais Y Y' sont commandés par le relais principal V' pour commander respectivement des interrupteurs de feeders Z Z'. Des relais à temps sont employés pour les relais W' et Y' dans le feeder le plus court, tandis que les relais W et Y, pour le plus long feeder, sont de préférence à action instan tanée. Les relais W et Y peuvent cependant être également des relais à temps, à condi tion que leur durée de réglage soit sensible ment plus courte que celle des relais<I>W'</I> et<I>Y'.</I>
Si maintenant un défaut se produit dans le feeder plus court 1", les courants à la terre plus forts s'écouleront par le transfor- mateurV' à chaque extrémité et les relais V2 commanderont les relais à temps W' et Y' pour qu'ils ouvrent les interrupteurs X' et Z' au bout d'un certain laps de temps donné, coupant ainsi le courant du feeder fautif T' à ses deux extrémités, tout en laissant le feeder normal T en circuit.
D'une manière analogue, si un défaut se produit près du milieu du feeder plus long T, les courants de terre plus forts s'écouleront à chaque extrémité par le transformateur V, et les relais V2 commanderont les relais Vet <I>Y</I> pour couper le courant du feeder T en défaut à ses deux extrémités.
Si le défaut se produit près d'une extré mité du feeder plus long T, disons par exemple près de l'extrémité adjacente à la station d'émission,, les courants à la terre passant à travers le transformateur V à cette extrémité seront plus forts que ceux passant à travers le transformateur V' à la même extrémité, ce qui fait que le relais W fonctionnera. A l'extrémité opposée des feeders cependant, parce que la résistance plus grande du feeder T, les courants de terre passant par le trans formateur V seront moindres que ceux passant par le transformateur V' de manière que le relais Y' sera amené à fonctionner.
Puisque le relais W est à action instan tanée ou possède un temps de réglage plus court que le relais Y', c'est lui qui ouvre cri premier l'interrupteur X. Cela a pour effet de couper le feeder T du feeder T' à l'ex trémité adjacente -à la station d'émission, et également de la mise à la terre S". Il s'en suit que les courants de terre peuvent alors s'écouler jusqu'à la perte, seulement à travers le feeder T, par l'extrémité opposée, d'où il résulte que les courants de terre s'écoulant à travers le transformateur V, à l'extrémité adjacente à la sous-station,
deviennent plus forts au lieu de devenir plus petits que ceux s'écoulant à travers le transformateurV' à la même extrémité. Cela fait que le relais prin cipal VI, à cette extrémité, coupe le relais Y' avant que ce dernier ait eu le temps de com mander son interrupteur Z' et, en même temps, commande le relais Y pour ouvrir l'interrupteur Z Ainsi le feeder en défaut T est coupé à ses deux extrémités, tandis que le feeder normal T' est laissé en circuit.
Si le défaut se produit un peu plus loin que l'extrémité du feeder T, dans une posi- tion telle que des courants à la terre approxi mativement égaux s'écoulent à travers les transformateurs 1ï' et Y' à l'extrémité la plus éloignée de l'installation, les relais à cette extrémité restent au repos jusqu'à ce que le relais ll' ait ouvert l'interrupteur X. 11 se crée alors une différence dans les courants de terre traversant les transformateurs l'et V' à cette extrémité éloignée, ce qui fait que le relais Y est actionné pour commander l'ou verture de l'interrupteur 2.
Protection device for electrical current distribution installations. This invention relates to a protection device for installations for distributing electric current, in which the current is brought from a single source to a point of load, by two feeders which are in parallel with respect to each other. 'other.
In this device, a discriminating protection device and a grounding are provided at the source and at the load point, so that, when a fault occurs, the protection device operates to cut the feeder current in fault at both ends of the latter, the normal feeder being left in circuit.
The appended drawing represents, by way of example, various embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 shows a form suitable for a single-phase current installation; Fig. 2 shows another form suitable for a three-phase current installation, and Fig. 3 shows the application of the object of the invention to an installation in which the two conductors give normal passage to unequal currents. In the first form (fig. 1) a single-phase transformer 9. is connected to starting busbars B Bl; an intermediate point C of this transformer is earthed.
Parallel power feeders D E then condt-.ise the current to incoming bus bars Z 'F1, to which a transformer G. is connected. This transformer G also has an intermediate point H which is earthed. A protection device J or J1 of the balanced relay type is provided at each end of the parallel feeders D E to switch off the one of these conductors which gives passage to the strongest earth current, when a fault occurs. Normally, the earth currents in the conductors are balanced and these protection devices are at rest.
If, however, an earth fault occurs at .K in one of the conductors of the feeder E, currents to earth. will follow the direction indicated by the arrows. The earth current flowing from C to point K is indicated by the arrows drawn on the lines.
This current comes from the transformer .A to arrive in the bus bar B ', where it divides into two portions, the larger of the latter flowing directly through the feeder E at the fault point K, while the smaller portion follows the longer path through feeder D and bus bar l 'to the fault point .K, arriving at the other end of feeder E.
The earth current flowing from H to A is indicated by the arrows drawn next to the lines. This current comes from the transformer G to arrive at the bus bar F ', where it is divided into two portions: a larger one which flows directly through the feeder E by the loss IL, and a smaller one which follows the path the longest by feeder D, bus bar B 'and the other end of feeder E to arrive at loss Ii.
It is thus seen that at each end of the feeder E, faulty by earthing, the earth currents which are the greatest are in both cases directed towards the point of loss and, consequently, are added. In the normal feeder D, on the other hand, the earth currents which are the smallest are directed in the opposite direction at each end and, therefore, are subtracted. Thus, the <I> J and J '</I> protection devices are made to operate to cut the current of the faulty feeder E by earthing, while leaving the normal feeder D in circuit.
In the form shown in fig. 2 for three-phase current, a transformer with L star connection, whose center, or neutral point, is earthed at L ', is connected to the outgoing M bus bars. Two parallel feeders 11 @ 'and N' conduct the current to incoming bus bars 0. To these is also connected a transformer with star connections P, the neutral point of which is earthed at P '. Earth loss protection devices are provided at each end of the parallel feeders.
In this example, each protection device arranged at one end of a feeder is of the Ferranti-Waters type, that is to say comprises two current transformers Q in the feeder il 'and two current transformers Q'. in the feeder i \ '. These transformers are connected as shown to the windings of two relays R and R 'of the wattmeter type.
The arrangement is such that the relays RR 'remain inactive as long as the loss currents to earth flowing through the transformers QQ' balance and flow in the normal direction, but operate for (supper the feeder current N or IV "through which the greatest earth current passes when an earth fault occurs.
When an earth fault occurs in a conductor, say feeder N, the currents to earth will flow in a manner analogous to that described in the previous case of a single phase current. Thus the largest earth currents will flow at each end through the transformers Q into the faulty feeder N. The protection device then comes into play to cut the current at both ends of this faulty feeder IY, while leaving the normal feeder N 'in circuit.
In the form shown in fig.3 the object of the invention is shown applied to an installation in which the two feeders are normally traversed by unequal currents. In this figure, each feeder has been shown, for simplicity, by a single line, but it goes without saying that these feeders can comprise two, three or more conductors depending on the number of phases of the current. A transformer S is connected sui, the outgoing bus bars, and earthed in S '. The feeder T is longer, that is to say of greater resistance than the feeder T '.
A transformer L grounded in U 'is also connected to the incoming busbars.
A protective device is provided at each end of the feeders. These devices consist, in this example, of current transformers I 'l' 'connected to the windings of a relay with three differential coils P.
If the protection system described with reference to fig. 1 and 2 is applied in this case, it can be seen that the protective devices will function satisfactorily for all faults except for faults occurring at each end of the longest feeder T. When such a fault occurs, it can be seen that the previously described system will operate to cut the current of the faulty feeder at the adjacent end, but that of the normal feeder at the opposite end.
This is due to the fact that the direct path from the transformer grounding, at the far end, through the faulty feeder, is longer, i.e. has greater resistance to currents. of land than the path through the normal feeder.
To overcome this difficulty, auxiliary relays are used, in addition to the main V2 relays, which are interposed between these V2 relays and the feeder switches. Two W WI relays are used to control the feeder switches X and X ', respectively, at each end of the installation. These relays are arranged so that one of them is made to operate so as to open the corresponding feeder switch under the action of the main relay V2, when a fault occurs.
A similar arrangement is used at the other end of the installation, where two relays Y Y 'are controlled by the main relay V' to respectively control feeder switches Z Z '. Time relays are used for the W 'and Y' relays in the shorter feeder, while the W and Y relays, for the longer feeder, are preferably instantaneous. However, the W and Y relays can also be time relays, on condition that their setting time is appreciably shorter than that of the <I> W '</I> and <I> Y' relays. </ I >
If now a fault occurs in the shorter feeder 1 ", the stronger earth currents will flow through the transformer V 'at each end and the relays V2 will control the time relays W' and Y 'so that' they open the switches X 'and Z' after a certain given period of time, thus cutting off the current of the faulty feeder T 'at its two ends, while leaving the normal feeder T in circuit.
Similarly, if a fault occurs near the middle of the longer feeder T, the stronger earth currents will flow at each end through transformer V, and relays V2 will control relays Vet <I> Y < / I> to cut the current of the faulty feeder T at both ends.
If the fault occurs near one end of the longer feeder T, say for example near the end adjacent to the transmitting station, the currents to earth passing through transformer V at that end will be greater. stronger than those passing through transformer V 'at the same end, causing relay W to operate. At the opposite end of the feeders however, because the greater resistance of the feeder T, the earth currents flowing through transformer V will be less than those flowing through transformer V 'so that relay Y' will be made to operate. .
Since the relay W is instantaneous or has a shorter setting time than the relay Y ', it is this which first opens the switch X. This has the effect of cutting the feeder T of the feeder T' at the end adjacent to the transmitting station, and also to the earth S ". It follows that earth currents can then flow to the loss, only through the feeder T, by the opposite end, from which it follows that the earth currents flowing through the transformer V, at the end adjacent to the substation,
become stronger instead of getting smaller than those flowing through transformer V 'at the same end. This causes the main relay VI, at this end, to cut off relay Y 'before the latter has had time to control its switch Z' and, at the same time, control relay Y to open switch Z Thus the faulty feeder T is cut at both ends, while the normal feeder T 'is left on.
If the fault occurs a little further than the end of the feeder T, in a position such that approximately equal earth currents flow through transformers 1ï 'and Y' at the more extreme end. away from the installation, the relays at this end remain at rest until relay ll 'has opened switch X. 11 is then created in the earth currents flowing through transformers l and V' to this remote end, so that relay Y is actuated to control the opening of switch 2.