Dispositif de protection différentielle pour circuit électrique à courant alternatif. Il est connu, pour protéger une ligne ou une machine électrique à courant alternatif, de comparer entre eux les courants qui cir culent dans le même conducteur aux deux extrémités de la ligne ou de la machine.
Cette comparaison s'effectue au moyen de conducteurs auxiliaires ou fils@pilotes, selon deux montages-types appelés montage à équi libre de courants et montage à équilibre de tensions,.
Le premier de ces montages-types est re présenté schématiquement sur la fig. 1. du dessin annexé.
Sur cette figure, -on désigne respective ment par: 1 -et l' les deux conducteurs d'une ligne électrique, supposée monophasée pour simplifier; 2 et 2@ deux transformateurs de courant montés aux deux extrémités de la ligne sur le conducteur l'; a et â' deux fils pilotes; 4 et 4' enfin deux relais destinés à faire déclencher respectivement deux disjonc teur aux deux extrémités de la ligne 1, l'. Lorsque le tronçon de la ligne est sain, les deux courants débités par les transforma teurs 2 et 2' sont égaux et les relais 4 et 4' ne sont pas excités, même si un défaut se révèle en dehors de ce tronçon.
Au con traire, en cas de défaut sur le tronçon de la ligne compris: entre les deux transformateurs 2 et 2', les deux courants débités par ces transformateurs sont différents, leur diffé rence étant du reste égale au courant de dé faut. Il s'ensuit que les relais 4 et 4' sont parcourus par des courants proportionnels à la différence des courants des transforma teurs 2 et 2'.
La fig. 2 du dessin annexé représente le schéma de principe d'un montage à équilibre de tensions. Sur cette figure, où les mêmes chiffres ont les. mêmes . significations que sur la fig. 1., les transformateurs de courant 2 et 2' débitent respectivement sur deux résis tances égales 5 et 5' et les tensions aux bornes de ces résistances sont mises en oppo- sition, par l'intermédiaire des fils-pilotes 3 et 3' et des relais 4 et 4'.
Quand le tronçon considéré de la ligne est sain, même si un défaut se produit à l'extérieur, les deux ton - s# ons aux bornes des résistances 5 et 5' sont. égales et les relais ne sont pas excités. En cas de défaut. intérieur à ce tronçon, les relais sont parcourus par un courant proportionnel à la différence des tensions appliquées, res- petivement aux bornes des résistances 5 et 5', c'est-à-dire par un courant, proportionnel -tu courant de défaut.
L'une des difficultés de la protection dif férentielle ainsi réalisée consiste à éviter le fonctionnement incorrect des relais en cas de défaut extérieur entraînant des courants éle vés aux extrémités du tronçon protégé de la ligne. En effet, les transformateurs de cou rant peuvent ne pas avoir des caractéristiques superposables pour ees courants élevés et il apparaît dans ce cas, un courant d'erreur, ou une tension d'erreur, susceptible de faire fonctionner le relais.
On peut atténuer ces in- convénient,s en employant des transforma teurs de courant dont le fer se sature rapi dement ou en interposant entre les transfor mateurs de courant et les circuits d'équilibre (circuits des relais et des fils-pilotes) des transformateurs auxiliaires se saturant. rapi dement, dans le but de limiter les courants ou les tensions qui sont mis en opposition, ce qui tend à limiter les courants et les ten sions d'erreur à des valeurs modérées.
Mais ces transformateurs saturés introduisent des déformations de forme du courant et il est à, peu prés impossible de rendre ces déforma tions suffisamment identiques en amplitude et en phase pour atteindre le résultat re cherché.
La présente invention vise. à. conserver aux courants ou aux tensions que l'on oppose l'un à l'autre, des formes sensiblement sinusoïdales ou, à défaut, d'obtenir des formes dite; "carrées" au lieu des formes "pointues" due l'on obtient sans précautions spéciales au secondaire d'un transformateur saturé.
Le dispositif suivant l'invention est caractérisé par des transformateurs saturés en relation avec le cireuit < l protéger et avec des self-inductances non saturées, intercalées dans les circuits secondaires des transforma- teurs et ayant une réactance élevée par rap port à la résistance totale desdits circuits se condaires,
dans le but d'obtenir que le cou rant secondaire prenne sensiblement la même forme d'onde que le flux magnétique du transformateur et d'améliorer la stabilité de la protection en cas de défaut extérieur. Les transformateurs précités peuvent être des transformateurs de courant principaux ou des transformateurs auxiliaires et ils seront, par exemple, saturés, à partir de 2 à 3 fois le courant nominal.
Les fig. 3 et 4 du dessin représentent, à titre d'exemple, les schémas-types de disposi tifs de protection différentielle suivant l'in vention, respectivement, à équilibre de cou rants et à équilibre de tensions.
Sur ces figures, les mêmes chiffres ont les mêmes significations que sur les fig. 1 et 2; on y a désigné en outre respectivement par 6 et 6' deux transformateurs auxiliaires, saturés, et 7, 7' des self-inductances non saturées inter calées dans le circuit secondaire de ces trans formateurs auxiliaires 6 et 6'.
Sur 'la fig. 4, les résistances 5 et 5' cor- respondant à celles de la fig. 2, qui servent à obtenir des tensions proportionnelles aux courants secondaires des transformateurs sa turés, sont montées en série avec les self- inductances 7 et 7', et seront de faible va leur par rapport à 1a réactance des se'.f- inductances,
de façon (lue le courant seeon- daine ne soit pas de forme "pointue".
Le dispositif de protection différentielle suivant l'invention peut trouver de nom breuses applications: pour la protection d'al ternateurs, de transformateurs, de jeux de barres omnibus, de lignes simples, de lignes en parallèles, de lignes munies de dérivations sur leurs parcours, etc.
On décrira dans ce qui suit quelques exemples de ces applications.
Afin de simplifier les schémas, on utili sera, pour les circuits triphasés un montage souvent employé, dans lequel on fait. une sommation dissymétrique des courante four nis par les trois transformateurs de courant d'un même circuit, de façon à réaliser la pro tection avec un seul relais fonctionnant pour tous les: cas de défauts (défauts, entre phases et défauts entre phases et terre). Les cou rant:s minima de fonctionnement sont diffé rents suivant la ou les phases atteintes, mais la condition à réalifier est. simplement que la sensibilité des relais sont suffisante dans te cas le plus défavorable.
La fig. 5 représente le dispositif en appli cation à la protection différentielle d'un alternateur. Sur cette figure, 11, 12 et 13 dé signent les trois enroulements d'un alterna teur triphasé, dont le point neutre est mis à la terre par une résistance 14, et qui est relié au réseau par un disjoncteur 15. Entre les en roulements de l'alternateur et le point neutre sont montés, trois transformateurs de cou rant 16, 17, 18, qui débitent sur les enroule ments primaires. 19, 20 et 21 du transforma teur saturé 22.
L'enroulement secondaire 23 de ce transformateur est relié à une self inductance non saturée 7 et à une rési@s- tance 5.
Le même montage est utilisé pour les transformateurs de courant 16', 17' et 18' montés entre les enroulements de l'alterna teur et le réseau, avec un transformateur saturé 22', ayant trois enroulements pri maires. 19', 20' et 2V, et un enroulement se condaire 2-3' débitant sur une self-induc tance non saturée 7' et une résistance 5'. Les tensions aux bornes des résistances 5 et 5' sont montées en opposition à travers l'en- roul@ement d'un relais 4 qui actionne la bo bine de déclenchement 24 du disjoncteur 15 au moyen d'une source auxiliaire 25.
La fig. 6 représente un schéma d'applica tion du dispositif à la protection d'un jeu de barres omnibus auquel aboutissent trois départs ou arrivées. respectivement désignés par 1, l' -et 1"; 1,, 1'a, et 1",; lb, 1'b et 1"b, commandés par trois disjoncteurs 15, 15, et 15b.
\?, 2' et 2"; 2" 2''a, et 2'", e't 2b, 2'b 'et 2"b désignent respectivement les transformateurs de courant; 6, 6a, et 6b les transfommateurs saturés;
7, 7a et 7b les self-inductances non saturées, et 5, 5a et 5b l'es rés:isctances qui sont montées en série dans le circuit du re lais 4. Ce relais est muni -de tro_a contacts qui commandent les trois disjoncteurs 15, 15a et 15b au moyen d'une source auxiliaire 25. En temps normal ou en cas de défaut extérieur au jeu de barres omnibus, la somme des tensions des trois résistances est nulle et le relais n'est pas excité.
Au con traire, en cas de défaut dans le jeu de barres omnibus, la :somme des tensions n'est pas nulle et le relais fonctionne.
La fig. 7 représente le montage corres- pondant à un ,schéma connu pour la protec tion de trois lignes en parallèle 1, la, lb re liées par tTois -disjoncteurs 15, 15,a et 15b à un jeu de barres commun.
Sur cette figure, ou a désigné respective ment par: 2, 2@ et 2"; 2.,, 2', et 2", et 2b, 2'b et 2"b des transformateurs de -courant; 6, 6, et 6b des transformateurs saturés; 7,<B>71,</B> et 7b des self-inductances, non saturées; 5, 5a et 5b des. résistances.
Ces résistances sont montées en étoile, avec une connexion com mune, et les relais 4, 4, et 4b sont montés en triangle entre les extrémités libres des résis tances.
En cas -de défaut sur la ligne 1, par,exem- p'le, les: tensions aux bornes des résistances 5a et 5b restent égale entre elles, mais la ten sion aux bornes de la résistance 5 est .diffé rente. Il s'ensuit que les deux relais qui sont connectés à la résistance 5, à savoir les re lais 4 et 4, sont excités.
Ces relais -ont cha cun deux contacts reliés en série deux à deux de telle façon que le fonctionnement de deux relais tels que 4 et 4b produise le déclenche ment du disjoncteur 15, -au moyen de la source auxiliaire 2,5.
La fig. 8 représente un exemple d'appli cation du dispositif à la protection @différen- tielle d'une ligne triphasée au moyen de deux fils-pilotes. Sur cette figure, on dé signe respectivement par: 1 le tronçon de ligne, encadré par deux disjoncteurs 15 et 15', à protéger; 2, 2a et 2b ,et 2', 2',, 2'b des transformateurs de courant placés aux deux extrémités du tronçon de ligne; 6 et 6' des transformateurs saturés; 7 et 7' des self- inductances non saturées et 5 et 5' des, résis tances.
Il est avantageux dans le cas d'une protection à fils-pilotes d'interposer des transformateurs d'isolement entre le circuit des fils-pilotes, qui peut être soumis à des tensions induites élevées, et les circuits des relais et des transformateurs de mesures.
Ces transformateurs d'isolement désignés par 26 et 2'6' sur la. fig. 8 peuvent être munis d'une prise médiane reliée à la terre; les relais sont montés en 4 et 4' et les fils-pilotes sont dési- gnés par 27, enfin 25 et 25' désignent les sources auxiliaires servant à l'alimentation des bobines de déclenchement des disjonc teurs 15 et 15'.