Installation de protection d'un réseau électrique. Les dispositifs de protection des machines et des lignes à courants alternatifs contre les court-circuits et les défauts d'isolement utilisent en général des relais ou groupes de relais sensibles à une ou plusieurs grandeurs électriques: courant, tension, puissance, im pédance, réactance, etc. susceptibles de carac tériser un défaut.
Quand il s'agit d'un circuit polyphasé, comme cela est généralement le cas, on con naît des dispositifs utilisant autant de grou pes de relais qu'il y a de phases, afin qu'il y ait toujours au moins un groupe de relais qui fonctionne - correctement (c'est-à-dire qui soit intéressé par les courants et tensions carac térisant le défaut) quelle que soit la nature ou la position du défaut.
On connaît également des dispositifs uti lisant un seul groupe de relais, entre lesquels on établit automatiquement des connexions convenables, selon la nature du défaut qui se produit. Ces dispositifs comprennent généra- lement un ensemble d'organes appelé dans ce qui suit "sélecteur de phases", réagissant en fonction des diverses conditions de défaut, choisissant les courants-- et tensions convena bles. et établissant les,- connexions nécessaires à l'excitation d'un relais ou groupe.
de relais de protection par ces courants et tensions.
A cet effet, on a déjà proposé des "sélec- teurs de phases" permettant d'effectuer, de manière plus ou moins approchée, la mesure des .grandeurs. caractéristiques du défaut au moyen d'un seul relais ou groupe de relais.
Ceux-ci utilisent en général des relais à maxi mum .de courant montés sur les. différentes phases: du circuit et fonctionnant seulement dans la ou les: phases intéressées par le dé faut. De tels montages présentent l'inconvé nient de laisser l'ensemble @de, la protection sous la dépendance de relais à maximum, ce qui la rend inopérante en cas de défaut dans lequel le courant est inférieur au courant nor- mal. du circuit protégé.
Il est connu que, clans certaines conditions, les courants de défaut peuvent être inférieurs à ce courant normal.
La présente invention a pour objet une installation de protection d'un réseau électri que, à sélecteur de phases, ayant pour but de remédier à l'inconvénient grave signalé.
Cette installation -de protection est carac- térisée, d'une part, en ce que le sélecteur de phases est disposé de façon à agir non pas en fonction de la valeur absolue des grandeurs électriques (tensions et courants) des diffé rentes phases, mais en fonction de leur déséquilibre les.
unes par rapport aux autres et basé sur le fait que le courant ,dans la ou les phases intéressées par le défaut est tou jours supérieur au courant dans. les autres phases, et les tensions des phases intéressées sont toujours inférieures à celles:
:des autres phases et, d'autre part, en ce que des disposi tions sont prévues pour que, au moyen d'or ganes de comparaison, une comparaison entre elles des grandeurs électriques (courants ou tensions) des diverses phases s'effectue deux à deux, par permutation circulaire, de façon qu'il n'y ait jamais qu'un organe de compa raison qui fonctionne quel que soit le genre du défaut.
L'installation de protection peut encore comporter des moyens auxiliaires destinés à lever l'indétermination -dans le sélecteur de phases en cas de défaut équilibré sur toutes les phases. Ces moyens peuvent consister soit en un organe supplétif monté sur une phase et sensible aux variations d'une grandeur électrique de cette phase, ayant pour effet de doubler l'action de l'un des organes de com paraison, soit en des connexions permanentes correspondant au déclenchement du disjonc teur principal pour un défaut de phase déter miné,
ce qui permet de supprimer l'o.rgane de comparaison correspondant - montage à dé faut privilégié.
Le caractère distinctif du sélecteur de phases prévu (résidant dans le fait qu'un seul organe -de comparaison doit fonctionner dans tous les cas) sera respecté, s'il s'agit d'un montage à organe supplétif, en condamnant ce dernier lorsque l'un quelconque des organes de comparaison fonctionne, à moins que cet organe supplétif ne fonctionne jamais lorsque l'un des deux autres organes de comparaison fonctionne.
Si l'on appelle U,, Uz, U#; les trois ten sions entre phases et terre (tensions simples) d'un circuit triphasé, UL. :,), U(2.3), Uns. i> les trois tensions entre phases (tensions com posées),<I>Il,</I> I:
, <I>13,</I> Ir les courants dans les. trois phases et dans le conducteur de terre, on sait que les courants et les tensions à -choisir sui vant la nature du défaut sont, en -cas de: q)) défaut entre une phase et la terre, le courant dans cette phase et la tension entre cette phase et .la terre, soit par exemple Il et Lh, si la phase I est à la terre;
b) -défaut entre deux phases, le courant dans l'une des deux phases et la tension entre ces deux phases, soit Il ou I, et U(1. 3) si les phases I et II sont en court-circuit;
c) double mise à la terre de deux phases différentes (en deux points .différents d'un réseau), le courant dans l'une de ces deux phases et la tension entre cette phase et la terre, soit Il et U, ou I, et Uz si les phases I et II sont à la terre; d) défaut triphasé, l'un des courants de phases et .la tension entre cette phase et l'une des deux autres, par exemple Il et U(1. 2).
On sait également que, dans le cas où le dispositif de protection comprend un relais servant d'organe de mesure, par exemple, afin de mesurer la réactance ou l'impédance d'un circuit défectueux, les courants et les tensions à choisir sont, en cas de: a) défaut entre une phase, I par exemple, et la terre: <I>Il - k</I> IT et Ul k étant un coefficient caractérisant le rapport entre les impédances de phases et les impé- danoes de terre;
défaut entre deux phases, par exemple I -et II: I, <B>-</B> 12 et U(1. 2) y) double mise à la terre, par exemple des phases I et II: IL - 7r, IT et U1 ou I. - k IT et U2 défaut triphasé:
<B>il</B> -I2 et Z(l .2) ou 1, <B>-</B> 1, et u(2. 8) ou I3 <B>-il</B> et up.1) Le sélecteur de phaises dans:
la présente installation de protection a pour but de four nir aux relais de protection, dans les<B>diffé-</B> rents cas de défauts. ci-dessus envisagés, les tensions et les courants convenables et est ap plicable aussi bien dans le cas de valeurs exactes- que dans le cas de valeurs: simplement approximatives de,ces grandeurs.
Le dessin schématique .représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'ob jet de l'invention.
Dans la fig 1, .représentant une première forme d'exécution, 1, 2, 3 désignent les barres omnibus d'un poste comportant un ,départ de ligne commandé par le disjoncteur 4 pourvu d'une[ bobine -de déclenchement 5. 6, 7, 8 dé signent les enroulements primaires de trois transformateurs de tension montés entre phases et terre. 9, 10, 11 désignent les enrou lements @secondaires de ces transformateurs. 12, 13, 14 désignent trois transformateurs de courants montés sur le départ de -ligne. 15, 16, 17 désignent trois.
relais de comparaison dest courants .de phases, ces relais possédant chacun en enroulement dit "moteur" désigné par 18, 20, 22 respectivement, et un enroule-. ment dit "antagoniste" désigné par 19, 21, 23 respectivement.
Les contacts manoeuvrés par ces relais sont désignés par 24, 25 et 26. Un relais tel que 15 ferme son contact 24 lorsque le cou rant dans son enroulement moteur 18 est su périeur à un multiple déterminé du courant dans son enroulement antagoniste 19. L'en roulement moteur 18 du relais 15 est excité par le courant I, et son enroulement antago niste 19 est excité par le courant I2. Ce relais ferme don son contact lorsque Il > 7c' I2, 7a' étant une constante de construction.
27 désigne l'enroulement d'un relais de courant monté en série .dans la connexion neu tre des transformateurs de courant. Ce relais actionne un contact inverseur 28. 29;
30, 31 désignent les enroulements @de trois relais in- termédiaire , commandés respectivement paf les relais. 15, 16, 1.7. Ces trois. relais intermé- diaires actionnent respectivement, d'une part, trois contacts inverseurs 32, 33, 34, d'autre part, trois contacts à fermeture bipolaires. 35, 36, 37.
38 désigne enfin un relais de type quel conque comportant schématiquement un en- roul!ement,decourant 39, un enroulement de tension- 40 et un contact 41 commandant le disjoncteur 4, ce relais assurant la protection proprement :dite du départ de ligne 1-2-3.
42 et 43 désignent les .deux barres d'une source de courant auxiliaire servant à l'ali- m:entation des. relais intermédiaires et de la bobine 5 du disjoncteur 4.
L'installation représentée par la fig. 1 fonctionne comme :suit: En cas -de -défaut entre Ses phases I et II, le relais 16 .commande le relais intermédiaire 30, ce qui a pour effet d'exciter par le courant <B>1,</B> l'enroulement 39 et, par la tension U,1. z> l'enroulement 40 du relais de protection 38. En cas de idéfaut sur les autres phases, le fonctionnement est analogue.
En cas -de dé faut entre la, phase 2 et la terre, le relais 16 fonctionne, mais également le relais 27, parce ;que, dans ces conditions., un courant circule ;dans le neutre des, transformateurs de cou rant: L'enroulement 39 est encore parcouru par le courant I2, mais l'enroulement 40 est branché sur la tension Ul.
Ce montage fournit :donc au relais de pro tection les valeurs exactes des tensions et les 'valeurs- approchées des courants. On indiquera plus. loin -comment il peut être transformé pour s'adapter aux valeurs exactes. des cou rants..
En cas .de défaut triphasé, aucun des re lais 15, 16, 17 ne fonctionne.
Dans un premier exemple, comme celui de la fig. 1,- on monte alors en parallèle avec le contact de l'un des relais tel que 16, celui d'un relais fonctionnant en cas de défaut tri- pbasé (non représenté sur la figure).
Ce relais dit plus haut "supplétif" est d'un quelconque modèle connu (par exemple à maximum de courant, à minimum de tension, à minimum d'impédance). Si ce relais est susceptible de fonctionner,dans un cas oà l'un des relais 15 ou 17 fonctionne également, il y aura lieu, pour éviter une fausse manoeuvre des relais intermédiaires,
de condamner le relais 30 si l'un des relais 29 ou 31 fonctionne; ce résul tat est atteint, par exemple, en montant le contact du relais supplétif en série avec deux contacts à ouverture supplémentaires (non Te- présentés sur la figure) actionnés l'un par le relais 29 et l'autre par le relais 31.
Suivant un deuxième exemple, on .remédie au non-fonctionnement du sélecteur de phases en cas de défaut triphasé en préparant à l'avance les connexions pour un défaut déter miné. La fig. 2 indique, à simple, titre 4'exem- ple, l'un des montages possibles à cet effet.
Dans cette figure, les mêmes symboles, dési- gent les, mêmes organes. que dans la fig. 1.
Toutefois, le relais intermédiaire 30 est dis posé de façon telle que la position de repos pour les contacts qu'il actionne soit précisé ment celle de travail, dans le cas précédent illustré par la fig. 1. Le relais 16 de la fig. 1 est supprimé dans le montage de la fig. 2.
Comme il est nécessaire que lorsqu'un des relais 29 ou 31 fonctionne, le relais 30 réta blisse ses contacts dans la position corres pondant à la fig. 1, on a prévu @de brancher l'enroulement du relais 30 entre le point com mun des enroulements des relais: 29 et 31 et le pâle 43 de la source auxiliaire, de façon que, lorsqu'un -des relais 29 ou 31 est excité, le relais 30 -le soit aussi.
Pour alimenter le relais 38 par les valeurs exactes .des. courants, on utilise trois trans.for- mateurs de courant auxiliaires, ayant chacun un premier primaire (45, 48, 51) parcouru respectivement par le courant de la. phase I, II et III .et un deuxième primaire (46, 49, 52) parcouru par le courant du neutre.
Les secon daires de ces transformateurs (47, 50, 53) sont couplés en étoile ou en triangle par trois in verseurs 42, 43, 44 manceuvrés par un relais 54, lequel est commandé par le contact 55 du relais 27, lorsque celui-ci est excité par le courant .du neutre. Le contact 28 .du relais 54, dans le montage ci-dessus, joue le même rôle que le contact 28 du relais <B>27</B> dans le mon tage de la fig. 1.
Les enroulements 46, 49 et 52 des trans formateurs auxiliaires peuvent être pourvus de prises de réglage afin de faire varier le rapport entre les ampères-tours produits par les courants de phases et les ampères-tours produits par le courant .de neutre.
Le montage ci-dessus décrit fonctionne comme suit: En cas de défaut entre les phases I et II, aucun relais constituant le dispositif sélecteur de phases ne fonctionne et le relais -de protec tion 38 est influencé par I, <I>-</I> I2 et Uni. t).
En cas -de défaut entre la phase II et la terre, le relais 27 ferme son contact 55, ce qui a pour effet d'exciter .le relais 54. Le re lais 38 est donc influencé par 12<I>- k</I> IT <I>et</I> Ul.
En cas de défaut entre les phases II et III, le relais 17 est excité, ce qui entraine le fonctionnement des relais 30 et 31. Le relais 38 est donc influencé par I,2 <I>-</I> I3 et<I>Uns.</I> i>.
En cas de défaut entre la phase III et la terre, les mêmes relais fonctionnent et, en outre, les relais. 27 et 54. Le relais 38 est donc influencé par<I>13 - k</I> IT et U3.
En cas de défaut entre les phases III et I, le relais 15 est excité, provoquant ainsi le fonctionnement des relais 29 et 30. Le relais 38 est donc influencé par I3 <I>- Il</I> et Ui. s>.
Enfin, en cas de défaut entre la phase I et la terre, les relais suivants fonctionnent: 15, 29, 30, 27, 54. Le relais 38 est donc in fluencé par<I>Il - k</I> IT et U, Les courants et les tensions fournis au Te- lais 38 correspondent donc bien dans tous les cas aux valeurs exactes indiquées plus haut.
Suivant une variante, la discrimination des défauts entre phases et des défauts à la terre peut s'obtenir en utilisant, au lieu du relais à courant de terre 27, un relais à ten sion de terre, alimenté par la somme vecto rielle des tensions entre phases et terre.
Suivant une autre variante encore, la sé lection .des phases peut s'obtenir en compa rant les tensions entre elles. Dans ce cars, les divers relais de comparaison fonctionnent en sens, inverse, la tension de la phase ou des phases défectueuses étant inférieure à la ten sion des autres phases.