Dispositif pour protéger sélectivement les réseaux de distribution à point neutre isolé. L'invention a. pour objet un dispositif pour protéger sélectivement les réseaux de distribution à point neutre isolé, comportant des groupes de relais d'intensité et des re lais, agencés: les, uns en relais dits wde direc tion" et les autres en relais dits "de terre", ledit dispositif comprenant des relais indivi duellement associés à chacune des phases de la distribution et un relais commun influencé simultanément par les relais précédents et contrôlant les actions. des relais de direction @et -de terre.
Le dispositif peut âtre équipé d'un groupe de relais wattmétriques à double déviation -et d'un relais, à. enroulements multiples associé à ces relais wattmétriques.
Les relais watbmétriques peuvent com mander individuellement un contact; ces con tacts sont associés. à un relais à bobine sec tionnée et<B>ce</B> relais n'actionne son contact que lorsque les deux tiers -de son enroule ments sont excités. Les dessins annexés montrent, à titre d'exemple, comment l'invention peut être pratiquement réalisée.
Fig. 1<B>à</B> 6 sont des schémas explicatifs; Fig. 7 est un schéma d'un dispositif de protection organisé suivant l'invention; Fig. 8 est un autre schéma de ce dispo sitif; Fig. 9 est une modification du dispositif de la fig. 8; Fig. 10 est un schéma explicatif; 'ii. 11 est une modification du dispo sitif de la fig. 8;
Fig. 12' est un schéma du dispositif de protection de la fig. 8, mais complété, et Fig. 18 -est un schéma du système de pro tection -de la fig. 11 également complété.
Comme il a été dit ci-dessus, à supposer un ,système -de protection constitué d'une ma nière connue de l'ensemble d'un relais .de di- rection et d'un relais de terre en circuit avec des relais d'intensité montés à l'extrémité d'une section de réseau de distribution, si on prévoit trois relais wattmétriques à dou ble déviation alimentés, d'une part, par la tension commune du point neutre isolé par rapport à la terre et, d'autre part, par l'une des tensions :de phases, on voit (fig. 1 -et 2) que les couples ont des ,signes différents dans certuinsi :de ces relais suivant le -défaut qui apparaît sur le réseau.
Ainsi, en cas de mise à la terre d'une des phases, et, par exemple, de la, phase R (fi-. 2), un des relais aura un couple d'un certain signe, et, par exemple, négatif, tandis que les :deux autres relais ont des, couples :de signe différent et :dès lors, positifs, un des relais déviant par suite dans, une direction et les deux autres. en direction opposée, tan dis qu'en: cas de double terre (fig. 1), deux relais auront des couples négatifs et dévient suivant la première :direction, tandis: qu'un relais a un couple positif et dévie dans la seconde :direction.
Ceci permet :de distinguer le cas de sim ple mise à la terre du cas -de double mise à la terre, et pour que la protection soit dans la généralité des cas., correctement assurée, il faut et il suffit que les circuits secondai res associés soient organisés -de façon que dans ces conditions de déviation des relais, le relais de direction soit mis hors d'action dans le premier cas - terre simple - tan dis que c'est le relais de terra qui est mis hors d'action dans. le second cas - terre dou ble. Mais si la :
distribution -est assurée par un réseau à basse tension et que, pour des rai sons d'ordre pratique, on alimente les relais wattmétriques du système de protection par des réducteurs dont le primaire est branché sur le réseau à basse tension, la disposition précédente pourrait fonctionner incorrecte ment lors de l'apparition de certains défauts simultanément sur les réseaux à haute et basse tension.
Le schéma de la fig. 3 étant, à l'échelle près, représentatif aussi bien de la haute que de la basse tension et en supposant, à, titre d'exemple, les phases R et<B>S</B> du réseau basse tension en court-circuit, et les conditions de ce défaut telles que représentées, alors que du côté haute tension l'une des deux phases R ou S serait mise à la terre, le couple de l'un des relais est positif (or X o T), tandis que les couples des deux autres relais sont négatifs <I>(or'</I> X <I>os</I> et<I>or'</I> X <I>or),</I> ce qui conduit à un fonctionnement incorrect.
Dans les mêmes conditions, si l'angle que font entre eux les vecteurs<I>or</I> et os est égal à 90 , le couple or' X os s'annule et le fonc tionnement devient incertain.
Les inconvénients de ce genre sont évités. si, en remplacement des tensions de phases. on alimente les relais par les tensions entre phases conjuguées avec un courant déphasé de 90 en arrière sur la tension du point neu tre.
Dans ces conditions, on obtient toujours: pour une mise à la terre simple: un couple né gatif et deux couples positifs; pour une mise à la terre double: un couple positif et deus couples négatifs.
Afin de concrétiser ce qui précède, en se reportant aux schémas de la fig. 4 représenta tifs d'une mise à la terre simple côté haute tension, on a:
EMI0002.0030
<I>o <SEP> i <SEP> X <SEP> S' <SEP> T</I> <SEP> cos <SEP> <B>180'</B> <SEP> - <SEP> négatif <SEP> par <SEP> convention
<tb> <I>o <SEP> i <SEP> X <SEP> T <SEP> R</I> <SEP> cos <SEP> a <SEP> -positif
<tb> <I>o <SEP> i <SEP> X <SEP> R <SEP> S</I> <SEP> cos <SEP> <I>a</I> <SEP> -positif En cas de mise à la terre double, on a (fig. 5)
EMI0002.0032
i <SEP> X <SEP> e <SEP> r-s <SEP> - <SEP> positif
<tb> i <SEP> X <SEP> <I>e <SEP> t-r</I> <SEP> - <SEP> négatif
<tb> <I>i.
<SEP> X <SEP> e <SEP> s-t</I> <SEP> - <SEP> négatif et si l'on suppose qu'il s'est produit en même temps un court-circuit du côté basse tension, et une terre - par exemple de la phase TR côté haute tensio:n, on a encore (fi,,. 6).
EMI0002.0036
i <SEP> X <SEP> r-s <SEP> - <SEP> positif
<tb> <I>i <SEP> X <SEP> t-r</I> <SEP> - <SEP> positif
<tb> i <SEP> X <SEP> s-t <SEP> - <SEP> négatif L'emploi des tensions composées est donc préférable à celui des tensions de phase, mais il convient de faire remarquer en pas sant qu'en case de double terre (fig. 1) et à la, limite<I>(e</I> r-s <I>= o)</I> les trois couples, sont nuls et les- trois relais wattmétriquesi sont au repos.
Pour réaliser pratiquement un dispositif de protection utilisant les trois relais. watt- métriques dont il a été question précédem ment, on pourra disposer les choses comme il est indiqué ,à. la. fig. 7.
Dans cette figure, D est un relais, dit "de direction", ou relais wattmétrique à trois équipages. montés sur un même axe, qui peut être établi suivant différents schémas de montage dès lors qu'il assure l'obtention d'un couple maximum ,dans, le cas d'un court- circuit triphasé.
Chaque bobine d'intensité du relais peut être conjuguée à une bobine de tension ali mentée par la tension composée se trouvant en quadrature avec elle lorsque cos (p <I>= 1</I> une résistance appropriée étant choisie pour tenir compte de l'impédance .de la ligne. Chaque bobine d'intensité du relais peut être associée aussi à une bobine de tension ali mentée par une tension convenablement choi sie, et qui diffère suivant l'angle d'impé dance.
E est un relais de terre dont la bobine d'intensité est montée en série avec les bo bines d'intensité du relais de :direction -et dont la bobine de tension est branchée sur les barres secondaires d'un réducteur ,de tension N dont le primaire relie le point neutre No @à la, terre.
Cc relais E est construit de manière à donner, son couple maximum pour un cou rant déphasé de<B>90,'</B> sur la tension appli quée.
B , .S et T désignent trois relais. watt métriques dont les bobines sont les unes ali mentées par les: tensions composées entre pha ses et les autres, -en passant par le réducteur N, par un courant produit par la tension -du point neutre et déphasé en arrière de 90 sur cette tension.
Doo soc et Toc ,désignent des contacts fai sant partie -d'un circuit C à courant continu. lequel comprend également un relais @d'inten- sité P dont l'enroulement est divisé en trois parties égales et conditionné de manière- à n'attirer son armature A qu'alors que plus d'un: tiers de l'enroulement est sous tension.
. Cette armature A porte un contact monté dans un circuit tel, que le contact fermé, la bobine d'intensité du relais de terre E soit mise en court-circuit.
Dans, ces conditions, lors d'un court- circuit entre phases, le relais de direction est seul à agir: lors d'une mise à la terre simple, deux des relais. -dévieront leurs contacts dans une direction, et, par exemple, à droite, tandis que le troisième déviera à gauche, en alimen tant un tiers seulement de l'enroulement du relais R , lequel reste ainsi au repos.
Le relais de terre E peut agir, mais il est à re marquer que le relais de direction pourrait agir également et éventuellement fonctionner incorrectement. Il faudrait donc le mettre hors .service par un autre moyen;
lors d'unet mise à la terre double, deux des relais dévieront leurs contacts à gauche et un relais le déviera. à droite ( par exemple comme indiqué en traits pleins) en alimen tant en courant deux tiers de l'enroulement du. relais B qui -dès lors attire son armature et place en court-circuit la bobine d'intensité ,du relais -de terre en mettant ce .dernier hors d'action.
Dans une disposition telle qu'elle vient d'être décrite, on peut avantageusement pré voir, en remplacement des relais de direc tion et de terre définie, des relais dont la construction est basée sur la théorie du dés équilibre.
On utilise alors comme relais de direc tion, un relais dit "de puissance inverse", qui -est un relais wattmétrique, mais qui, contrairement au relais de direction connu, n'a pas !de couple en cas de mise à la terre simple, et ne pourrait, par suite, fonctionner incorrectement dans ce cas.
Un relais de ce genre ne doit donc plus être mis hors d'action en cas de terre simple. Comme relais de terre, on utilisera un relais dit "de puissance résiduelle", lequel présente toutefois, dans certains cas e dou- blé terre, le même défaut que le relais de terre actuel, à savoir de fonctionner incorrec tement.
La disposition mettant le relais de terre hors service en cas de terre double, elle fonc tionnera donc correctement avec le relais dit ,.de puissance résiduelle". Le dispositif (fig. 7) convient donc parfaitement aux sys tèmes de protection sélective basés sur les re lais de puissance inverse et sur les relais de puissance résiduelle.
On a fait remarquer précédemment que si, dans les trois relais wattmétriques Ro, So, T associés, on utilise des tensions compo sées, en cas de terre double, et à la limite <I>(e</I> r-s <I>= o),</I> les trois couples sont nuls et les trois relais Ro, So, T sont au repos. Le re lais de puissance résiduelle devant, en ce cas, être mis hors service, les relais seront de préférence alimentés par les tensions de phases.
La disposition de la fig. 7 offre, si l'on adopte les relais ordinaires de direction et de terre, un intérêt plus marqué, agencée de ma nière que, le relais R\ étant au repos, le re lais de direction soit prêt à agir, tandis que le relais de terre a sa bobine d'intensité pla cée en court-circuit. L'action du relais R o a alors pour effet de mettre hors d'action le relais de direction en cas de terre simple en même temps qu'elle permet la seule action du relais de terre.
Cette disposition est schématisée à la fig. 8, dans laquelle le relais R\ commande l'action d'un système de contacts multiples, 1, 1o, 2, 20. Une paire de ces contacts (1, 1") est alors associée au circuit Co" de contrôle du relais de direction D, et l'organisation des contacts influencés par les relais Ro, S' To est prévue de façon que deux contacts dévient à droite et un gauche, comme représenté en traits pleins, pour une mise à la terre simple,
l'armature attirée interrompant en 2, 20 le court-circuit de la bobine d'intensité du relais de terre et en même temps le circuit Coo de contrôle du relais de direction.
En cas de terre double, deux des contacts dévieront à gauche, tandis que le troisième dévie à droite, une seule des bobines de l'en roulement du relais Rooo est ainsi alimentée et le relais reste au repos en laissant au re lais de direction D sa liberté d'action, tandis que la bobine d'intensité .du relais de terre E est court-circuitée.
On remarquera que le dispositif de la fig. 8 est entièrement applicable à la protec tion par relais de puissance inverse (rempla çant le relais de direction D) et par relais de puissance résiduelle (remplaçant le relais de terre E); il se simplifie toutefois par la suppression des contacts 1, 1o.
Si le système de protection que l'on vient de décrire est associé au tronçon de départ de centrale d'une ligne unique, dans lequel, en cas de terre simple, la somme des courants est nulle, et le relais de terre est sans couple et ne pourrait par suite mettre hors service la ligne avariée, on le complète de façon à obtenir ce résultat ou tout au moins d'être averti du défaut.
A cet effet, on prévoit un circuit supplé mentaire C' comprenant une source et un signal avertisseur tel que s ou un appareil susceptible d'agir sur le disjoncteur de la ligne, en .même temps qu'un contact Coooo et on associe ce circuit par les contacts d, 3' au système de contact 1, 1", 2, 2' commandé par le relais Bo"o. En même temps, on associe au relais de terre E un relais de courant C comme repré senté, ce relais étant avantageusement du type à action proportionnelle au carré de l'in tensité pour accroître sa sensibilité.
Dans ces conditions, si une terre simple se produit sur le tronçon, le relais Rooo attire son armature, ce qui place le circuit C\ sous courant, mais, en même temps, les relais E et C étant sans courant, le contact C"oo reste fermé, de sorte que l'avertisseur s ou l'appa reil qui le remplace est actionné.
Si, au contraire, la distribution est assu rée par deux lignes en parallèle, on complète à nouveau la disposition précédente, comme il a été représenté fig. 9.
Dans cette figure, on retrouve l'agence ment de la figure précédente, mais dans le quel on a prévu deux relais à temps constant <I>t </I> et<I>t ,</I> ces relais étant alimentés par une source locale et l'intermédiaire d'un contact Coooooo influencé par le relais E, ainsi qu'un. relais d'intensité i et un système de contacts multiples 4, 4 et 5, 5 , le fonctionnement étant ainsi qu'il suit: A supposer les deux lignes en service et un défaut de terre simple se présentant sur l'une d'elles, le relais R attire son arma ture, et les relais E, C sont excités.
Il s'ensuit que, d'une part, l'un des relais lais t ou t est actionné par déplacement du contact C ooo sous l'action du relais E sui vant la ligne qui porte le défaut, tandis que, d'autre part, le contact C oo est ouvert, ce qui supprime l'action de s et de i alors que le circuit C est fermé par les contacts 3, 3 .
Si une seule des lignes reste en service et qu'une simple mise à la terre s'y produit, le contact C reste fermé, i est actionné et at tire son armature 4, 4 et 5, 5 , en excitant simultanément les relais<I>t et t </I> et mettant hors service la ligne restante.
Dans ce qui précède, on a envisagé la pro tection en ne tenant compte que d'un seul tronçon. A supposer que la distribution com porte plusieurs tronçons et que, comme re- représenté à la fig. 10, une mise à la terre se produise sur le tronçon <I>C D</I> en même temps qu'un court-circuit apparaît sur le tronçon <I>A B,</I> et à supposer la protection assu rée par le dispositif de la fig. 8, la mise à 1a terre simple du tronçon<I>C D</I> a pour effet de suspendre, jusqu'à élimination de cette terre, l'action des relais de direction,
et par suite l'élimination du court-circuit sur le tronçon<I>A B,</I> ce qui doit être évité.
A cet effet, on combine les circuits secon daires à la manière indiquée à la fig. 11, c'est-à-dire de façon qu'alors que les relais R , S et T fonctionneraient en sorte de dé terminer une action de R telle que son ar mature serait attirée en raison de la terre simple sur le tronçon<I>C D,</I> ce fonctionnement ne se produise pas pour le tronçon<I>A B</I> si un court-circuit apparaît sur ce tronçon.
Dans cette hypothèse, en effet, le relais C du tronçon<I>A B</I> n'est parcouru par aucun courant et si le contact Go"" est normalement ouvert, on voit que le relais R restera au re pos en permettant au relais de direction d'agir pour éliminer le court-circuit du tron çon considéré.
Sur le tronçon<I>C D,</I> le relais C agit pour fermer le contact C oooo, le relais R agit également et le relais E peut agir pour élimi ner la terre après la temporisation prévue.
On a indiqué précédemment que le dispo sitif suivant la fig. 7 ou la fig. 8 pouvait s'a dapter au dispositif à relais de "puissance in verse" et relais de "puissance résiduelle", et il convient de faire remarquer que ces dispo sitifs ainsi équipés peuvent s'appliquer quel que soit le nombre de tronçons en service, puisque le relais de puissance inverse n'est jas influencé par une mise à, la terre simple et que le relais de puissance résiduelle est hors d'action pour une mise à la terre dou ble.
A supposer l'existence d'une mise à la terre double sur le réseau et qu'une troi sième terre vienne à se produire, ou bien elle se présente sur l'une des deux phases déjà mises à la terre, ce qui ne change rien, ou bien sur la troisième phase, ce qui revient au cas d'un court-circuit triphasé à la terre pour lequel c'est encore le relais de direction (re lais de puissance inverse) qui doit agir.
Si l'on voulait toutefois,<B>à</B> l'aide de la disposition de la fig. 7 ou de la fig. 8, éli miner une terre simple apparaissant sur le tronçon de départ de centrale lorsqu'une seule ligne est en service ou que, la distribution étant assurée par deux lignes en parallèle, l'une d'elles seulement reste en service, il est nécessaire de compléter cette disposition.
Dans le cas d'une ligne unique, il suffi rait de prévoir un relais de tension alimenté par la tension du point neutre et de préfé rence établi en relais à action proportionnelle au carré de la tension, ce relais commandant un circuit alimenté par une source indépen dante pour assurer l'ouverture du disjoncteur au départ de la ligne avec la temporisation voulue.
Si la distribution est assurée par deux li gnes, la disposition de la fig. 7 est complé tée comme le montre la fig. 12. Dans cette fi gure, on a prévu un relais de tension r monté en relais à action proportionnelle au carré de la tension, un relais de courant C associé au relais de terre E, chacun de ces relais com mandant respectivement des contacts 6 nor malement ouvert et C0 000 normalement fermé, en même temps que l'on monte en circuit des relais r00000 et des disjoncteurs J et J appar tenant aux deux lignes de la distribution, dont les contacts sont fermés en 10 et 11 pour la position d'enclenchement et en 10 et 11 pour la position de déclanchement.
On voit dans ces conditions que les relais y.00000 ne peuvent agir que si le relais r0 ferme son contact, que le relais R000 est au repos, que le relais C est au repos et que l'un des disjoncteurs J ou .70 occupe la position d'en clenchement alors que l'autre occupe la posi tion de déclanchement, c'est-à-dire si une ligne restant en service, une terre simple ap paraît sur le tronçon de départ.
A supposer que, dans le même cas, on veuille pour le tronçon de départ utiliser la disposition de la fig. 11, elle devra également être complétée à la manière représentée à la fig. 13.
Dans cette figure, on a également prévu un relais r0 monté en relais à action propor tionnelle au carré de la tension commandant un contact 6 normalement ouvert appartenant à un circuit comprenant les relais r00000 et les disjoncteurs J et J0 ainsi que le contact com mandé par le relais C, mais agencé de façon à être normalement fermé.
Pour que les relais r00000 puissent fonc tionner, il faut que le relais r0 agisse, que le relais C n'agisse pas et que l'un des disjonc teurs J ou J0 soit ouvert, c'est-à-dire qu'une seule ligne reste en service et qu'une terre simple apparaisse sur le tronçon.