Dispositif de sécurité pour le verrouillage de relais de protection de lignes électriques en régime instable. Les .dispositifs de protection des .lignes électriques contre les courts-circuits utilisent en général trois groupes d'éléments: <B>10</B> Des éléments de mise en route sensi bles à l'une des grandeurs électriques qui caractérisent un défaut, par exemple tension, courant, impédance; 20 Des éléments directionnels, sensibles au sens de la puissance;
<B>30</B> Des éléments de temporisation ayant pour but de retarder le déclenchement .du dis joncteur, en fonction soit de sa position géo graphique dans le réseau, soit de la longueur de ligne comprise entre le défaut et le dis joncteur, soit encore du temps juste suffisant pour permettre aux éléments des deux pre miers groupes d'occuper leurs positions défi nitives.
Dans certains cas, en l'absence de défaut dans le réseau, des fluctuations, consécutives, par exemple, A l'ouverture d'un disjoncteur, se produisent et provoquent des variations des grandeurs électriques auxquelles obéissent les éléments de mise en route; .dans de tels cas, le dispositif de protection fonctionne in tempestivement.
Ces grandeurs électriques agissant sur les éléments de mise en route atteignent toutefois les valeurs de fonctionne- ment .de ces éléments d'une manière diffé rente, selon qu'il s'agit d'un défaut ou d'un régime instable .du réseau.
Par suite d'un défaut, la valeur de fonc tionnement -est atteinte instantanément; au contraire, par suite .d'un régime instable, elle est atteinte progressivement.
La présente invention a pour but de met tre hors service le dispositif de protection lorsque la grandeur électrique agissant sur les éléments de mise en route, atheint progres sivement la valeur qui entraine le fonctionne ment de ces derniers..
Elle est caractérisée par la combinaison des éléments de mise en route avec des éléments ,;de blocage", sensi bles à la même grandeur ou à une autre grandeur électrique caractérisant un défaut, et réglés .de telle sorte que la valeur de fonc tionnement de ces éléments de blocage soit atteinte, lorsque le régime instable s'établit, avant que soit atteinte la valeur de fonction nement des éléments de mise en route;
ces éléments de blocage peuvent avoir pour effet de mettre hors service la protection, soit un temps déterminé après que la valeur de fonc tionnement du ou des éléments .de blocage est atteinte, soit lorsque le temps qui s'écoule entre .les passages par la valeur de fonction- .
nement des éléments de blocage et la valeur de fonctionnement des éléments de mise en route dépasse une valeur déterminée, soit en core lorsque le temps qui s'écoule entre les passages par les vapeurs de fonctionnement de deux ou plusieurs éléments de blocage dépasse une valeur déterminée.
Les fluctuations durant le régime instable étant équilibrées sur les différentes phases du réseau, il sera, en général, suffisant de dispo ser le ou les éléments @de blocage sur une seule phase, alors que les éléments de mise en route doivent être répétés sur toutes les phases, .les défauts pouvant se produire soit entre deux phases quelconques, soit entre les trois phases.
Dans ce qui suit, on décrira plusieurs exemple,, d'application de la présente inven tion, étant bien entendu que ces exemples destinés uniquement à faire comprendre le principe général de l'invention ne sont nul lement limitatifs des possibilités de celle-ci.
La fig. 1 décrit un dispositif de protection du type à impédance et à temps échelonnés. On a représenté pour simplifier le schéma correspondant à une ligne monophasée ou à l'une .des phases d'une ligne triphasée.
1 est un transformateur -de tension et 2 un transformateur de courant servant à ali menter les relais. 3 et 4 .sont deux relais à minimum d'impédance réglés, le premier pour une impédance un peu inférieure à celle de la section de ligne protégée, et le second pour une impédance un peu supérieure à celle de cette même section. 5 est un relais: wattmé- trique directionnel, 6 un relais de temps, 7 la bobine de déclenchement du disjoncteur de la ligne;
8 désigne les. barres auxiliaires assurant l'alimentation de la bobine -du dis joncteur et des relais -de temps.
Le principe -de cette protection est connu. Le relais wattmétrique 5 empêche la fonc- tionnement des relais d'impédance 3 et 4 si la puissance n'est pas de sens convenable au moment du défaut.
Le relais .3 actionne di rectement le disjoncteur, tandis que le relais 4 l'actionne par l'intermédiaire du relais de temps 6. @Si un défaut se produit sur la section protégée, à une distance du disjonc- teur inférieure à celle correspondant à l'im pédance de réglage du relais 3, les. deux relais 3 -et 4 ferment leurs contacts, le relais directionnels.
5 également et la bobine de dé clenchement 7 est actionnée immédiatement. Si un défaut -se produit à une distance du disjoncteur compris; entre celle qui corres pond à l'impédance de réglage du relais 3 et celle qui correspond à l'impédance de ré glage du relais 4, le relais 4 ferme seul son contact et le déclenchement du disjoncteur se produit après le, temps correspondant au réglage du relais de temps 6.
8i un défaut se produit à une distance supérieure à celle qui correspond à l'impédance de réglage du relais 4, ni le relais 3, ni le relais 4 ne fer ment leurs contacts -et aucun déclenchement ne se produit. :Si un défaut se produit sur une autre ligne, raccordée au même jeu de barres que la ligne considérée, le relais watt métrique 5 laisse ses contacts ouverts, ce qui empêche la. protection de fonctionner.
Pour éviter le déclenchement intempestif de la protection en cas de pompage sur le réseau, on ajoute un troisième relais à mini mum d'impédance 9, réglé à une impédance supérieure à celle de réglage du relais 4. Ce relais 9 actionne un relais de temps 10, qui coupe le circuit .de déclenchement- après un temps réglé d'avance à une valeur convena ble et en tout cas supérieure à celle du relais de temps: 6.
Au moment d'une fluctuation sur le ré seau, si l'impédance apparente peut prendre une valeur inférieure à celle de réglage du relais 4 ou même du relais 3, elle atteint ces valeurs d'une manière progressive. Il s'écoule donc un intervalle -de temps minimum dé fini entre. le moment où l'impédance de ré- 0 (r ce du relais,<B>9</B> est atteinte et celui où a, l'impédance de réglage du relais. 4 est at teinte.
Si le réglage de temps du relais 10 est inférieur à ce temps minimum, la pro tection est mise hors service au moment où les relais 4 -et 3 fonctionnent et aucun dé clenchement ne se produit.
La fig. 2 représente une autre applica tion de l'invention dans le cas -d'un dispo sitif de protection à courant de contrôle, du type à télécommande et à fermeture du cir cuit des fils pilotes.
D'après ce dispositif connu, on emploie à, chaque extrémité :de la ligne à protéger, comprise entre les deux disjoncteurs 3 et 3', un transformateur de tension 1 et l' et un transformateur de courant 2, 2', toujours dans. le (,as d'une ligne monophasée (ou pour l'une des phases d'une ligne triphasée).
Pour que le disjoncteur 3 déclenche, il faut que le relais à maximum de courant 4 ferme son contact ainsi que le relais watt- métrique directionnel 5 et il faut également que le contact :du relais auxiliaire 6 soit fermé. Or, ce relais est commandé, à travers les fils, pilotes 8, 8' et 10-9' par la. ferme ture des contacts des relais 4' et 5' à l'autre extrémité de ligne.
Le montage est le même pour le disjoncteur 3': le relais à maximum de courant 4' et le relais, wattmétrique 5' commandent le disjoncteur 3', à condition que le, contact du relais auxiliaire 6' soit fermé et ce dernier relais est commandé, à travers les fils: pilotes 8-8' et 9-10', par les relais 4 et 5 de l'autre extrémité.
On évite le déclenchement intempestif des disjoncteurs 3 et 3', en cas de fluctua tions sur le réseau, en ajoutant aux relais de chaque extrémité un relais à maximum :de courant 11, 1l', réglé à une valeur de cou- rani comprise entre le courant nominal de la ligne et la valeur de réglage des relais 4 et 4', les relais 11 et 11' agissant respective ment sur les relais d e temps; 12 et 12' qui coupent le circuit de déclenchement.
Le fonc tionnement du système de sécurité est le même que dans. la fig. 1. 'S'il se produit un court-circuit :dans la ligne protégée, le dé clenchement sue produit avant que les relais 12 et 12' verrouillent la protection. S'il se produit une fluctuation, les. relais 11 et 11' ferment leurs contacts avant les relais 4 et 4' et si les relais de temps 12 et 12' sont réglés à une valeur inférieure au temps.
qui s'écoule entre le moment où le courant passe par la valeur de réglage des relais 11 et 11' et celui où il passe par la valeur de réglage des relais 4 et 4', les relais 12 et 12' ont coupé les circuits de déclenchement lorsque les relais 4 et 4' ferment leurs contacts.
Dans la fig. 3, 1 est un relais & - pro tection de l'un des types connus, par exem ple un relais dit .d'impédance, dans lequel le temps de déclenchement est une fonction croissante de l'impédance de ligne comprise entre le relais. et le :défaut. Ce relais actionne la bobine de déclenchement 2 du disjoncteur de ligne.
Le dispositif -de sécurité objet de la présente invention est constitué, dans cet exemple, par deux relais instantanés à mi nimum -d'impédance 3 et 4, réglés pour .deux ,Valeurs différentes de l'impédance, celle du relais 3 étant plus grande que celle du re lais 4. Lorsque le relais 3 ferme son contact, il excite, au moyen .de la source auxiliaire 5, un relais de temps 6 manoeuvrant en fin de temporisation deux contacts à ouverture 7 et 8.
Le contact 7 est monté en série avec le contact :du relais de déclenchement 1, de telle sorte que, lorsque ce contact 7 est ou vert, la bobine de déclenchement 2 ne puisse être actionnée. Le contact 8 est monté en série avec le contact du relais 4.
Une résis tance -de garde 9 est prévue en série avec l'enroulement du relais de temps 6, les con tacts: -du relais 4 .et les contacts: 8 du relais 6 .sont montés en ,série aux bornes de l'enrou lement de ce dernier, Le fonctionnement du dispositif est alors le suivant: En cas de fluctuation sur le réseau, l'im pédance apparente :diminue progressivement.
Le relais 3 ferme d'abord son contact, ce qui excite le relais 6.,Si le temps de fonctionne ment du relais 6 est réglé à une valeur plus faible que le temps qui s'écoule entre le mo ment où l'impédance de réglage du relais 3 est atteinte ,et celui où l'impédance de réglage du relais 4 est atteinte, le relais 6 aura ou vert ,ses contacts au moment où le relais 4 fermera le sien, et l'enroulement du relais 6 en pourra être court-circuité.
Le contact de verrouillage 7 restera alors ouvert tant que l'impédance ne sera pas- re venue à une valeur supérieure à celle de ré glage .du relais 3, et le relais 1 ne pourra pas actionner le -disjoncteur.
Au contraire, en cas de défaut, l'impé dance atteignant instantanément une valeur inférieure à celle de réglage du relais 4 et, par conséquent, à fortiori du relais 3, le contact du relais 4 se ferme avant que le relais 6 n'ait ouvert les siens, l'enroulement de ce dernier relais se trouve donc court- circuité et il revient à sa position :de repos. Le verrouillage ne se produit donc pas et le relais 1 actionne le disjoncteur dans les conditions pour lesquelles il est prévu.
Les deux relais 3 -et 4, réglés à deux va leurs différentes de l'une -des grandeurs. élec triques caractérisant un défaut, peuvent être évidemment remplacés par un relais unique à .deux contacts, fonctionnant pour deux va leurs différentes @de la grandeur considérée.
La fig. 4 donne un exemple de réalisa tion -de ce genre dans lequel le relais .de verrouillage est un relais de courant.
Dans cette figure, 1 est un relais #le dé clenchement actionnant la bobine de déclen chement 2 du disjoncteur de ligne, au moyen de la source auxiliaire 3. Le relais :de ver rouillage 4, alimenté par le transformateur de courant 5, est agencé- de telle sorte qu'il ouvre son contact 6 pour une valeur de cou rant inférieure à celle pour laquelle il ferme son contact 7.
Le relais -de temps 8 a son enroulement monté en série avec une résis tance de garde 9 et actionne deux contacts à ouverture, l'un, 10, servant au verrouillage du relais let l'autre, 11, monté en série avec le contact 7, l'ensemble des deux contacts 7 et 11 pouvant, comme dans la fig. 1, court- circuiter l'enroulement du relais 8. Le con tact 6 étant, dans l'exemple indiqué, un con tact à ouverture, il doit être monté pour provoquer le fonctionnement du relais 8 aux bornes -de l'enroulement .de ce dernier.
Le fonctionnement est analogue à celui du dispositif de la fig. 1. En cas de fluc- tuationss, le contact 6 s'ouvre un certain temps avant que le contact 7 ne se ferme, puisque le courant ne passe pas instantané ment de l'une à l'autre des deux valeurs cor respondantes.
L'ouverture :du contact 6 pro duit l'excitation du relais 8, puisqu'il ouvre le court-circuit préexistant -de -sa bobine, et le contact 11 s'ouvre avant que le contact 7 ne ee ferme, ce qui empêche le relais 8 d'être à nouveau court-circuité au moment où le contact 7 se ferme. Le contact 10 restera donc ouvert jusqu'au moment où le contact 6 se refermera et le relais 1 sera verrouillé jusqu'à cet instant.
iSans sortir du cadre de l'invention, l'un des deux relais 3 et 4 -de la fig. 1 peut servir simultanément de relais de mise en route du dispositif de protection. On utilisera .de pré férence dans ce but celui des deux relais qui fonctionne le dernier, c'eot-à--dire le relais 4 afin que le verrouillage soit obtenu au mo ment où la grandeur électrique atteint la valeur de mise en route du dispositif de pro tection.
La fig. 5 montre un exemple de cette dernière réalisation.
1 est un transformateur de tension et 2 un transformateur de courant qui alimentent les circuits des relais. 3 est la bobine de déclenchement du disjoncteur -de ligne et 4 la source de courant auxiliaire. 5 et 6 sont deux relais à minimum d'impédance instan tanée qui commandent le déclenchement du disjoncteur, à condition que le relais watt- métrique directionnel 7 ait fermé son con- tact;
le relais 5 agissant directement et le relais 6 par l'intermédiaire d'un relais de temps 8. L'ensemble constitue un dispositif de protection à impédance du type connu, à deux échelons de temporisation, le relais 5 étant réglé pour une impédance un peu infé rieure à celle de la section protégée -et le relais 6 à une impédance un-peu supérieure.
On utilise un troisième relais à minimum d'impédance 9 réglé pour une impédance su périeure à celle qui correspond au réglage du relais 6 et agissant sur le relais de temps 10 dont l'enroulement est en série avec une ré sistance de garde 11, de la manière décrite plus haut. Il est alors nécessaire de prévoir un contact supplémentaire 12 sur le relais 6 afin de court-circuiter le relais 10 à travers l'un des contacts à ouverture 13 .de ce der nier relais. L'autre contact 14 du relais. 10 est le contact de verrouillage -de la pro tection.
Enfin, comme il a été dit plus haut, il n'est pas. nécessaire que le ou les relais (le blocage soient sensibles à la même grandeur que les relais de mise en route, ni même, dans le cas des montages analogues à celui de la fig. 3, que les deux relais -de blocage soient sensibles à la même grandeur, il suf fit qu'en cas de fluctuations, les relais fonc tionnent dans le même ordre et avec un intervalle de temps suffisant.