Installation électrique de protection La présente invention concerne une instal lation électrique de protection pour un circuit électrique à haute tension comprenant au moins une connexion en T où se réunissent trois con ducteurs principaux. Jusqu'ici, dans les instal lations de protection du type Merz-Price pour un tel circuit il fallait équilibrer les uns par rap port aux autres des transformateurs de cou rant (ou des séries de transformateurs de cou rant), aux trois extrémités du circuit.
En pra tique, cela signifie que dans le cas d'un cou rant accidentel très élevé à travers tout le cir cuit, courant pouvant atteindre plusieurs mil liers d'ampères et se produisant par suite d'un défaut d'isolation extérieur à la zone protégée, un transformateur de courant placé sur un em branchement, qui ne peut admettre lui-même qu'un courant relativement faible, doit être équilibré vis-à-vis d'une paire de transforma teurs de courant à connexion différentielle, cha cun d'eux pouvant répondre à un très fort cou rant. Il est difficile d'obtenir la précision d'équi libre nécessaire pour assurer la stabilité dans de telles circonstances, tout en conservant encore la sensibilité requise pour une protection satis faisante.
La présente invention a pour objet une installation électrique de protection pour un circuit électrique à haute tension comprenant au moins une connexion en T où se rencontrent trois conducteurs principaux, comportant des transformateurs de courant sensibles à l'inten sité dans lesdits conducteurs, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de protection séparé pour chacun des conducteurs principaux, le dispositif de protection pour l'un au moins des trois conducteurs principaux comprenant un transformateur de courant sensible aux cou rants traversant les deux autres conducteurs, ce dispositif étant agencé de manière que le point de jonction de la connexion en T soit compris dans la zone protégée par ce disposi tif de protection.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ples, trois formes d'exécution de l'installation objet de l'invention et des variantes. La fig. 1 est un schéma d'une première forme d'exécution concernant un circuit simple. La fig. 2 est un schéma semblable à celui de la fig. 1 concernant un circuit triphasé. La fig. 3 est un schéma d'une variante de l'installation précédente concernant un circuit simple. La fig. 4 montre la construction d'un cof fret pour les transformateurs de l'installation selon la fig. 1.
La fig. 5 est un schéma d'une seconde forme d'exécution concernant un circuit simple.
La fig. 6 montre la construction d'un cof fret pour les transformateurs de courant de l'installation selon la fig. 5.
Les fig. 7 et 8 sont semblables aux fig. 5 et 6 et concernent une troisième forme d'exé cution. La fig. 9 montre l'application de l'instal lation selon la fig. 1 à un type différent de circuit principal. Les installations représentées aux fig. 1, 3 et 5 s'appliquent à la protection de ce qu'on appelle communément un réseau polygonal d'appareillages.
Un réseau polygonal d'appa reillages comprend, dans chaque phase, une barre omnibus A formant une boucle continue, divisée en sections par des interrupteurs <I>BI,</I> B2, B3, et une connexion en T disposée entre chaque paire consécutive d'interrupteurs. Des circuits<I>CI,</I> C2 et C3, qui sont connectés res pectivement à la barre omnibus A, peuvent être des conducteurs de générateurs ou d'autres circuits ou appareils, selon l'installation parti culière envisagée.
Chaque circuit comprend près de la connexion en T un sectionneur<I>Dl,</I> D2 <I>et</I> D3. Les points de jonction des connexions en T sont désignés par<B><I>El,</I></B> E2 <I>et</I> E3.
Un tel réseau est ordinairement protégé au moyen d'une installation comprenant une sé rie de dispositifs protecteurs du type Merz- Price, un pour chaque circuit connecté à la barre omnibus, chacun de ces dispositifs pro tecteurs étant du type à trois extrémités et cou vrant une zone qui s'étend depuis l'extrémité éloignée du circuit connecté à la barre omnibus et embrasse une partie de la barre omnibus comprenant les interrupteurs adjacents, un de chaque côté de la connexion en T. Les zones protégées se chevauchent ainsi l'une l'autre au niveau des interrupteurs, et chaque interrupteur est compris dans deux zones protégées consé cutives.
L'étendue dé chaque zone protégée est déterminée par la position dans le circuit principal de transformateurs de courant au moyen desquels les tensions secondaires, qui dépendent des conditions de passage du cou rant dans le circuit principal, sont appliquées à un circuit pilote du dispositif protecteur.
Comme on l'a déjà mentionné, une telle instal lation de protection présente un sérieux incon vénient quand elle est utilisée d'ans les circuits à haute tension, car la stabilité de l'installation de protection dépend d'un équilibre entre les transformateurs situés aux trois extrémités de la zone protégée et il devient très difficile (sans sacrifier la sensibilité du fonctionnement vis-à- vis de défauts d'isolation internes) d'assurer qu'un dispositif protecteur, sur une section saine, reste stable dans les circonstances qui s'établissent dans le cas d'un grave défaut d'iso lation extérieur à la section.
Dans ce cas, en effet, de très forts courants peuvent s'écouler à travers deux des trois extrémités de la sec tion, alors qu'un courant relativement faible seulement peut s'écouler à travers la troisième extrémité.
Ce désavantage est évité dans la présente installation qui va être décrite maintenant. Dans l'installation selon la fig. 1, chaque cir cuit<I>CI,</I> C2, C3 est protégé par un dispositif protecteur séparé du type Merz-Price, compre nant un circuit pilote<I>FI,</I> F2, F3 excité à par tir de transformateurs de courant GI, G2, G' situés à l'extrémité de ce circuit éloignée dé la connexion en T, et<I>HI,</I> H2,
H3 situés à l'extré mité de ce circuit du côté de la barre omnibus. Chaque section de la barre omnibus à partir du point de jonction d'une connexion en T est protégée de même par un dispositif protecteur séparé du type Merz-Price. Ainsi la section<I>AI</I> de la barre omnibus .comprise entre le point E% et le point<B>El,</B> comprenant l'interrupteur<I>BI,</I> est protégée par un dispositif protecteur com prenant un circuit pilote<I>JI,</I> excité par des transformateurs de courant K3 et LI à ses ex trémités.
La section A2 entre les points<B>El</B> et E2, comprenant l'interrupteur B2, est protégée par un dispositif comprenant un circuit pilote J2 excité par des transformateurs de courant KI et L2. La section A 3 entre les points E2 et E3, comprenant l'interrupteur B3, est protégée par un dispositif comprenant un circuit pilote J' excité par des transformateurs K2 et L'. Les zones protégées pour les sections A', A2,
A-3 de la barre omnibus s'étendent jusqu'aux points de jonction des connexions en T, mais ne les chevauchent pas, de sorte qu'un simple dispo sitif protecteur Merz-Price à deux extrémités convient pour chaque section.
Cependant, la protection des points de jonctions E', E2, E3 eux-mêmes est assurée par le dispositif de pro tection du circuit associé C', C2, C3, par l'em ploi du transformateur de courant<I>H',</I> H2, H3 sensible aux courants traversant les deux sec tions<I>A',</I> A2, ou A2, A3, ou A3, <I>A'</I> de la barre omnibus A de chaque côté du point de jonc tion correspondant.
Ces transformateurs de cou rant<I>H',</I> H2, H3 présentent deux circuits pri maires et leur tension secondaire dépend de la différence entre le courant qui s'écoule à tra vers une section de la barre omnibus vers le point de jonction E', E2, E3 correspondant et celui qui quitte le point de jonction à travers une autre section de la barre omnibus.
Si les circuits<I>C',</I> C2, G3 sont sains, cette différence doit être égale au courant quittant chaque cir cuit à l'extrémité éloignée, ou entrant dans ce circuit, de sorte qu'ici encore un simple dispo sitif protecteur Merz-Price à deux extrémités est prévu sur chaque circuit.
Dans ce cas, les transformateurs de courant<I>H',</I> H2, H3 à une extrémité de chaque circuit présentent deux en roulements primaires, tandis que les transfor mateurs G', G2, G3 à l'autre extrémité présen tent un seul enroulement primaire, mais ceci n'entraine pas les difficultés d'équilibrage ren contrées dans le dispositif connu où un seul transformateur de courant à une extrémité doit être équilibré vis-à-vis d'une paire de transfor mateurs de courant disposés de manière diffé rentielle à l'autre extrémité.
Ainsi, dans la pré sente installation, il suffit d'équilibrer des trans formateurs de courant vis-à-vis d'autres trans formateurs avec lesquels ils constituent des pai res, et ceci permet d'obtenir la sensibilité né cessaire pour un fonctionnement convenable de l'installation de protection dans le cas d'un défaut d'isolation interne, tout en assurant en même temps la stabilité du dispositif placé sur une section saine quand il se produit un grave défaut d'isolation externe.
La zone protégée par le dispositif de pro tection sur chaque circuit C', C2, C3 chevauche de préférence une partie de chacune des zones protégées par les dispositifs de protection des sections adjacentes<I>A'</I> A2, A2 A3, A3 <I>A'</I> de la barre omnibus A, les transformateurs dé cou rant K' L', K2 L2, K3 L3 de ces sections étant disposés entre le point de jonction E', E2, <I>E3</I> de la connexion en T et les transformateurs de courant<I>H',
</I> H2, H3 qui possèdent deux en roulements primaires.
On peut prévoir un dispositif de protection indépendant dans chaque phase, avec cette res triction que, lors du fonctionnement du disposi tif de protection d'une phase quelconque, les interrupteurs des trois phases doivent être dé clenchés. D'autre part, les secondaires des trans formateurs de courant associés dans les phases individuelles peuvent être connectés, de la ma nière connue, à un transformateur de courant de sommation dont le secondaire est connecté au circuit pilote du dispositif de protection. Une telle installation est représentée à la fig. 2, les mêmes signes de référence étant utilisés pour les parties correspondant à celles de la fig. 1.
Dans cette forme d'exécution les trois trans formateurs de courant G' sur les phases indivi duelles du circuit C' à son extrémité éloignée de la connexion en T sont connectés de la ma nière habituelle au primaire d'un transforma teur de sommation M' dont le secondaire ali mente l'extrémité éloignée du circuit pilote F', et les trois transformateurs de courant H' à deux enroulements primaires excitent de même un transformateur de sommation N' pour ali menter l'extrémité du circuit pilote F' située du côté de la barre omnibus.
Les transforma teurs de courant G' <I>et</I> H2 situés aux deux ex trémités du circuit C2 excitent de même des transformateurs de sommation M2 et N2 aux deux extrémités du circuit pilote F2. Les trans formateurs de courant K' excitent dé la même manière un transformateur de sommation O' à une extrémité du circuit pilote F, dont l'autre extrémité est alimentée par un transformateur de sommation P2 excité par les transformateurs de courant L2. De même,
les transformateurs de courant LI excitent un transformateur de sommation<I>PI</I> pour le circuit pilote JI, et les transformateurs de courant K2 excitent un transformateur de courant O' pour le circuit pilote J3.
Lors du fonctionnement du dispositif de protection placé sur le circuit<I>CI</I> (respective ment C2), des relais de protection dans le cir cuit<I>FI</I> (F2) agissent pour déplacer un interrup teur<I>QI</I> (Q2) à l'extrémité éloignée du circuit, et déplacer aussi les deux interrupteurs<I>BI</I> et B2 (B2 et B3) dans les sections<I>AI</I> et A2 (A2 et A3) de la barre omnibus de chaque côté de la con nexion en T.
Après que le sectionneur<B><I>Dl</I></B> (D2) à l'extrémité voisine de la connexion en T a été ouvert, des essais peuvent être faits en fermant à nouveau à tour de rôle les interrup teurs<I>BI</I> et B2 (B2 et B3), pour déterminer de quel côté du sectionneur se trouve le défaut d'isolation. Si celui-ci se trouve entre le section neur<B><I>Dl</I></B> (D2) et le transformateur correspon dant GI (G2), les interrupteurs sur la barre om nibus peuvent rester fermés pour permettre à nouveau l'alimentation de la barre omnibus pendant que l'on 's'occupe du défaut d'isolation.
Dans le cas du fonctionnement du disposi tif de protecteur placé sur la section A2 de la barre omnibus, un relais de protection dans le circuit pilote J= fonctionne pour déplacer l'in terrupteur B2 sur cette section de la barre, et déplacer aussi les interrupteurs<I>BI</I> et B3 sur les sections adjacentes de la barre omnibus. En même temps, ce relais lance un courant dans les circuits pilotes<I>FI</I> et F2 des circuits adja cents<I>CI</I> et C, pour entraîner le déplacement des interrupteurs éloignés<I>QI</I> et Q2 sur ces cir cuits.
Des essais peuvent être faits en refer mant à tour de rôle les interrupteurs<I>BI</I> et<I>B</I> pour déterminer l'emplacement du défaut d'iso lation, après quoi les interrupteurs peuvent être fermés à nouveau pour assurer l'alimentation des parties saines du circuit pendant que l'on s'occupe du défaut d'isolement.
Comme le dispositif de protection d'un cir cuit connecté en T à la barre omnibus doit être ordinairement plus sensible que celui d'une section de la barre omnibus, on préfère quel quefois modifier l'installation précédente en utilisant un transformateur de courant présen tant deux primaires pour la protection d'une section de barre omnibus, plutôt que pour la protection du circuit connecté à celle-ci, afin que toute légère perte de sensibilité qui se pro duit quand on équilibre un transformateur de courant à deux enroulements primaires vis-à- vis d'un transformateur de courant à primaire unique n'affecte pas la protection la plus sen sible.
Une telle variante est représentée à la fi-. 3.
Dans cette variante, chaque circuit<I>CI, C,</I> C3, présente un seul dispositif de protection du type Merz-Price, qui diffère du dispositif cor respondant de la fig. 1 en ce que chaque trans formateur de courant à deux enroulements pri maires<I>HI, H",</I> H3 situé à l'extrémité proche de la barre omnibus est remplacé par un trans formateur de courant simple RI, R2, R3, dis posé entre le point de jonction<B><I>El,</I></B> E2, B3 de la connexion en T et le sectionneur<I>DI,</I> D2, D3 du circuit.
Le dispositif de protection pour chaque section<I>AI,</I> A2, A3 de la barre omnibus com prend à une extrémité un transformateur de courant simple K3, KI, K2 placé sur la section elle-même, adjacent à un point de connexion en T, et à l'autre extrémité un transformateur de courant<I>SI,</I> S2, S3 sensible à la fois au cou rant traversant la section suivante A2, A3, <I>AI</I> respectivement de la barre omnibus et au cou rant traversant le circuit<I>CI,</I> C2, C3,
ce trans formateur de courant étant disposé de ma nière que la zone protégée de cette section chevauche les zones protégées de la section sui vante et du circuit correspondant connecté à la barre omnibus. Par ailleurs, cette variante ne diffère pas de l'installation précédente.
Ces installations présentent aussi l'avan tage très important sur les installations anté rieures connues de permettre la réduction du nombre des coffrets pour les transformateurs de courant. Ainsi en plus évidemment des cof frets de transformateurs de courant tels que GI, G2, G3 aux extrémités des circuits<I>CI,</I> C2, C3 éloignées de la connexion en T, les installa tions antérieures nécessitaient dans chaque pha se deux coffrets de transformateurs de courant pour chaque interrupteur de la barre omnibus, un de chaque côté de cet interrupteur, tandis que la présente installation ne nécessite qu'un seul coffret de transformateurs de courant dans chaque phase,
à la connexion en T.
Un tel coffret est représenté à la fig. 4. Bien que pouvant être appliqué à la variante selon la fig. 3, ce coffret sera décrit dans son emploi avec une instalatlion de protection selon la fig. 1.
La fig. 4 montre le coffret monté dans une phase quelconque adjacente au point de jonction<I>El</I> du circuit<I>Cl.</I> Il existe un coffret semblable dans les deux autres phases à ce point de jonction, et de même trois coffrets si milaires, pour chacun des deux autres points de jonction E2 et E3. Les trois transformateurs de courant<I>Hl,</I> Kl et Ll sont enfermés d'ans un seul coffret comprenant une base métallique a portant un isolateur creux de porcelaine b qui supporte les trois conducteurs principaux<I>Al,</I> <I>A2, Cl</I> à son extrémité supérieure.
On entend par conducteurs principaux les conducteurs as surant l'alimentation principale, pour les dis tinguer des conducteurs secondaires utilisés pour la protection, pour la mesure ou pour tout autre usage auxiliaire. Les transformateurs de courant sont portés par deux pièces<I>c cl</I> et<I>d</I> dl de forme générale en U suspendues dans le coffret, une branche c d'une pièce se trouvant proche d'une branche d de l'autre pièce.
Les deux branches rapprochées<I>c et d</I> sont connec tées à leurs extrémités supérieures respective ment à des bornes e et f connectées aux deux conducteurs principaux<I>Al</I> et A2. Les deux au tres branches<I>cl</I> et<I>dl</I> sont connectées à un couvercles métallique g couvrant la partie su périeure de l'isolateur b, le troisième conduc teur principal<I>Cl</I> étant connecté à ce couvercle, qui constitue ainsi le point de jonction<I>El</I> de la connexion en T.
Les deux branches rappro chées<I>c et d</I> portent le transformateur de cou rant<I>Hl</I> sensible aux courants traversant ces deux branches, et les deux autres transforma teurs de courant Kl <I>et</I> Ll sont portés respecti vement par les deux autres branches<I>dl</I> et<I>cl.</I> Les deux pièces en U<I>c cl</I> et<I>d</I> dl, sont isolées séparément, par exemple par un enroulement de papier, et, avec les transformateurs de cou rant, elles sont immergées dans de l'huile ou un autre liquide isolant contenu dans le coffret.
L'isolation complète est telle qu'elle résiste de manière satisfaisante à la différence de tension entre les conducteurs principaux à haute ten sion et les pièces en U en série avec eux, d'une part, et les circuits secondaires à basse tension des transformateurs de courant et aussi avec la base a du coffret qui est ordinairement mise à la terre, d'autre part. Les deux branches pro ches pourraient être aussi isolées légèrement l'une de l'autre et entourées par une douille isolante rectiligne sur laquelle serait monté le noyau du transformateur de courant<I>Hl.</I>
Il faut noter qué dans les installations pré cédentes, le point de jonction de la connexion en T est compris dans une seulement des trois zones protégées adjacentes à ce point. Bien que cette disposition soit ordinairement satisfai sante, il peut être parfois désirable d'assurer une protection supplémentaire du point de jonc tion dans l'éventualité d'une mise hors service temporaire du circuit connecté en T ou de la section de la barre omnibus dont la zone pro tégée comprend le point de jonction, alors que les deux autres sections se rencontrant à ce point de jonction sont en service.
Cela peut être obtenu de diverses manières, mais une ins tallation spécialement avantageuse est représen tée à la fig. 5, dans laquelle deux des trois zo nes protégées comprennent le point de jonction.
Dans cette forme d'exécution le dispositif de protection de chaque section<I>Al,</I> A2, A3 de la barre omnibus comprend à une extrémité un transformateur de courant<I>Tl,</I> T2, T3 à deux en roulements primaires recouvrant le point de jonction<I>El,</I> E2, E3 de la connexion en T, et à l'autre extrémité un autre transformateur de courant<I>U3,</I> Ul, U2 à deux enroulements pri maires recouvrant de même le point de jonc tion E3, <I>El,</I> E2, tandis que le dispositif protec teur de chaque circuit<I>Cl,
</I> C2, C3 comprend un transformateur de courant simple Vl, V2, V3 <I>à</I> l'extrémité proche de la barre omnibus et un transformateur de courant simple Gl, G2, G3 à l'extrémité éloignée.
Il faut noter que cette installation présente aussi l'avantage de néces siter, dans chaque cas, l'équilibrage d'un trans formateur de courant à deux enroulements pri- maires vis-à-vis d'un autre transformateur de courant à deux enroulements primaires, et d'un transformateur de courant simple vis-à-vis d'un autre transformateur de courant simple, .ce qui permet d'obtenir une sensibilité maximum dans chaque dispositif de protection. La fig. 6 montre une disposition avanta geuse des trois transformateurs de courant dans chaque phase, au niveau de la connexion en T, dans un seul coffret, tous les coffrets étant semblables entre eux de sorte qu'il suffit d'en décrire un.
Dans cette construction, les con ducteurs principaux sont à nouveau supportés par la partie supérieure d'un isolateur de por celaine b monté sur une base métallique a, mais dans ce cas le point de jonction El est disposé à la partie inférieure du logement. Les connexions à partir des deux sections<I>Al</I> et A2 de la barre omnibus au point de jonction El peuvent alors comprendre respectivement des pièces à une seule branche h et j, tandis que la connexion du circuit<I>CI</I> au point de jonction<I>El</I> comprend une pièce à trois branches<I>k</I> k1 k2. Une des trois branches de cette pièce, k, est très proche de la pièce h et forme une paire avec elle,
et une autre branche k2 est de même proche de la pièce jet forme une paire avec elle. Les deux branches de chaque paire<I>h k,</I> <I>j</I> k2 sont légèrement isolées l'une de l'autre et sont en plus isolées par un enroulement de pa pier formant une douille rectiligne<I>1, m</I> sur la quelle est monté le noyau d'un transformateur de courant Ul, <I>Tl.</I> La troisième branche k1 de la pièce à trois branches se trouve placée entre les deux autres branches et elle est également isolée par un enroulement de papier formant une douille rectiligne n sur laquelle est monté le noyau d'un transformateur de courant VI.
La partie de la pièce à trois branches situées entre les extrémités inférieures des douilles 1 et<I>n</I> est légèrement isolée du point<I>El,</I> et elle est immergée, avec les douilles et les transfor mateurs de courant, dans un liquide isolant contenu dans le coffret. Les trois douilles<I>1, m</I> et n sont représentées côte à côte en un rang pour plus de simplicité, mais en pratique il est ordinairement avantageux de les disposer aux angles d'un triangle pour économiser la place dans le coffret.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 7 et 8, les dispositifs de protection de trois conducteurs principaux d'une connexion en T recouvrent tous le point de jonction, et les trois transformateurs de courant Wl, <I>XI,</I> YI (W2, X2, Y2, et W3, X3, Yj) sont du type à deux enrou lements secondaires.
Dans cette forme d'exécu tion, chaque point de jonction est à nouveau à la partie inférieure du coffret et chacun des trois conducteurs principaux<I>Cl, AI,</I> A2 est connecté à ce point au moyen d'une pièce à trois branches. Deux des trois branches de chaque pièce sont disposées par paire avec une branche de l'une des autres pièces dans une douille rectiligne<I>o, p, q,</I> portant un noyau du transformateur dé courant Wl, <I>XI,</I> Yl, et les trois branches restantes peuvent être groupées dans une autre douille rectiligne r qui ne sup porte pas de transformateur de courant et qui peut être placée au milieu du triangle formé par les trois autres douilles.
Bien que les installations précédentes aient été d'écrites en référence à leur emploi dans un réseau polygonal d'appareillages, il est évident que ces installations peuvent être appliquées également à tout autre circuit dans lequel trois conducteurs principaux se rencontrent en une connexion en T dans chaque phase. La fig. 9 montre une telle installation comprenant trois longues lignes d'alimentation ZI, Z', Z3 se ren contrant en un point E.
Cette installation est analogue à celle représentée à la fig. 1, la li gne Zt étant protégée par un dispositif protec teur similaire à celui du circuit<I>Cl,</I> tandis que les deux autres lignes Z et Z3 sont protégées respectivement par des dispositifs similaires à ceux des sections<I>AI</I> et A2 de la barre omni bus. Il est clair que les variantes décrites ci- dessus pour un réseau polygonal d'appareillages sont également applicables au circuit représenté à la fig. 9.
Les coffrets de transformateurs de cou rant peuvent contenir aussi d'autres transfor mateurs de courant supplémentaires destinés à divers buts, par exemple à des mesures.
Electrical protection installation The present invention relates to an electrical protection installation for a high voltage electrical circuit comprising at least one T-connection where three main conductors meet. Until now, in Merz-Price type protection installations for such a circuit, current transformers (or series of current transformers) had to be balanced against each other at the three ends of the circuit. .
In practice, this means that in the event of a very high accidental current through the entire circuit, current which can reach several thousand amperes and which occurs as a result of an insulation defect outside the area. protected, a current transformer placed on a branch, which itself can only accept a relatively low current, must be balanced against a pair of current transformers with differential connection, each 'they can respond to a very strong current. It is difficult to achieve the precision of balance necessary to provide stability under such circumstances, while still maintaining the sensitivity required for satisfactory protection.
The present invention relates to an electrical protection installation for a high voltage electrical circuit comprising at least one T-connection where three main conductors meet, comprising current transformers sensitive to the current in said conductors, characterized in that that it comprises a separate protection device for each of the main conductors, the protection device for at least one of the three main conductors comprising a current transformer sensitive to currents passing through the other two conductors, this device being arranged in such a way that the junction point of the T-connection is included in the zone protected by this protection device.
The appended drawing represents, by way of example, three embodiments of the installation which is the subject of the invention and of the variants. Fig. 1 is a diagram of a first embodiment relating to a simple circuit. Fig. 2 is a diagram similar to that of FIG. 1 concerning a three-phase circuit. Fig. 3 is a diagram of a variant of the previous installation relating to a simple circuit. Fig. 4 shows the construction of a freight cost for the transformers of the installation according to fig. 1.
Fig. 5 is a diagram of a second embodiment relating to a simple circuit.
Fig. 6 shows the construction of a freight cost for the current transformers of the installation according to fig. 5.
Figs. 7 and 8 are similar to Figs. 5 and 6 and relate to a third form of execution. Fig. 9 shows the application of the installation according to FIG. 1 to a different type of main circuit. The installations shown in fig. 1, 3 and 5 apply to the protection of what is commonly referred to as a polygonal array of equipment.
A polygonal network of devices comprises, in each phase, a bus bar A forming a continuous loop, divided into sections by switches <I> BI, </I> B2, B3, and a T connection arranged between each pair consecutive switches. Circuits <I> CI, </I> C2 and C3, which are connected respectively to the bus bar A, can be conductors of generators or of other circuits or apparatus, according to the particular installation envisaged.
Each circuit includes near the T-connection a disconnector <I> Dl, </I> D2 <I> and </I> D3. The junction points of T-connections are designated by <B> <I> El, </I> </B> E2 <I> and </I> E3.
Such a network is usually protected by means of an installation comprising a series of protective devices of the Merz-Price type, one for each circuit connected to the bus bar, each of these protective devices being of the three-ended type and covering an area which extends from the far end of the circuit connected to the bus bar and embraces a part of the bus bar comprising the adjacent switches, one on each side of the T-connection. The protected areas thus overlap one another the other at the level of the switches, and each switch is included in two consecutive protected zones.
The extent of each protected area is determined by the position in the main circuit of current transformers by means of which the secondary voltages, which depend on the conditions of current flow in the main circuit, are applied to a pilot circuit of the protective device. .
As already mentioned, such a protection installation presents a serious drawback when it is used in high voltage circuits, since the stability of the protection installation depends on a balance between the transformers located. at the three ends of the protected area and it becomes very difficult (without sacrificing the sensitivity of the operation to internal insulation faults) to ensure that a protective device, on a healthy section, remains stable under the circumstances which arise in the event of a serious defect in insulation outside the section.
In this case, in fact, very strong currents can flow through two of the three ends of the section, while only relatively weak current can flow through the third end.
This disadvantage is avoided in the present installation which will be described now. In the installation according to fig. 1, each circuit <I> CI, </I> C2, C3 is protected by a separate protective device of the Merz-Price type, comprising a pilot circuit <I> FI, </I> F2, F3 excited by firing current transformers GI, G2, G 'located at the end of this circuit far from the T connection, and <I> HI, </I> H2,
H3 located at the end of this circuit on the bus bar side. Each section of the bus bar from the junction point of a T-connection is likewise protected by a separate protective device of the Merz-Price type. Thus the section <I> AI </I> of the busbar. Included between point E% and point <B> El, </B> including the switch <I> BI, </I> is protected by a protective device comprising a pilot circuit <I> JI, </I> excited by current transformers K3 and LI at its ends.
Section A2 between points <B> El </B> and E2, comprising switch B2, is protected by a device comprising a pilot circuit J2 excited by current transformers KI and L2. Section A 3 between points E2 and E3, comprising switch B3, is protected by a device comprising a pilot circuit J 'energized by transformers K2 and L'. Protected areas for sections A ', A2,
A-3 of the bus bar extend to the junction points of the T-connections, but do not overlap them, so a simple Merz-Price two-ended protective device is suitable for each section.
However, the protection of the junction points E ', E2, E3 themselves is ensured by the protection device of the associated circuit C', C2, C3, by the use of the current transformer <I> H ', </I> H2, H3 sensitive to currents flowing through the two sections <I> A ', </I> A2, or A2, A3, or A3, <I> A' </I> of the bus bar A of each side of the corresponding junction point.
These current transformers <I> H ', </I> H2, H3 have two primary circuits and their secondary voltage depends on the difference between the current flowing through a section of the bus bar to the point junction E ', E2, E3 corresponding and the one that leaves the junction point through another section of the bus bar.
If the circuits <I> C ', </I> C2, G3 are healthy, this difference should equal the current leaving each circuit fired at the far end, or entering that circuit, so that here again a simple Two-ended Merz-Price protective device is provided on each circuit.
In this case, the current transformers <I> H ', </I> H2, H3 at one end of each circuit have two primary bearings, while the transformers G', G2, G3 at the other end have two primary bearings. try a single primary winding, but this does not lead to the balancing difficulties encountered in the known device where a single current transformer at one end must be balanced against a pair of current transformers arranged differentially at the other end.
Thus, in the present installation, it suffices to balance the current transformers vis-à-vis other transformers with which they constitute pairs, and this makes it possible to obtain the sensitivity necessary for proper operation. of the protection installation in the event of an internal insulation fault, while at the same time ensuring the stability of the device placed on a sound section when a serious external insulation fault occurs.
The zone protected by the protection device on each circuit C ', C2, C3 preferably overlaps a part of each of the zones protected by the protection devices of the adjacent sections <I> A' </I> A2, A2 A3, A3 <I> A '</I> of the bus bar A, the transformers leading K' L ', K2 L2, K3 L3 of these sections being arranged between the junction point E', E2, <I> E3 </I> of the T-connection and the current transformers <I> H ',
</I> H2, H3 which have two primary bearings.
An independent protection device can be provided in each phase, with this restriction that, during operation of the protection device for any phase, the switches of the three phases must be tripped. On the other hand, the secondaries of the associated current transformers in the individual phases can be connected, in a known manner, to a summation current transformer, the secondary of which is connected to the pilot circuit of the protection device. Such an installation is shown in FIG. 2, the same reference signs being used for the parts corresponding to those of FIG. 1.
In this embodiment, the three current transformers G 'on the individual phases of circuit C' at its end remote from the T connection are connected in the usual way to the primary of a summing transformer M ' the secondary of which supplies the end far from the pilot circuit F ', and the three current transformers H' with two primary windings similarly excite a summing transformer N 'to supply the end of the pilot circuit F' located on the side from the bus bar.
The current transformers G '<I> and </I> H2 located at the two ends of the circuit C2 likewise excite summing transformers M2 and N2 at the two ends of the pilot circuit F2. The current transformers K 'excite in the same way a summing transformer O' at one end of the pilot circuit F, the other end of which is supplied by a summing transformer P2 excited by the current transformers L2. Likewise,
the current transformers LI energize a summing transformer <I> PI </I> for the pilot circuit JI, and the current transformers K2 energize a current transformer O 'for the pilot circuit J3.
During the operation of the protection device placed on the <I> CI </I> circuit (respectively C2), protection relays in the <I> FI </I> circuit (F2) act to move a switch <I> QI </I> (Q2) at the far end of the circuit, and also move the two switches <I> BI </I> and B2 (B2 and B3) in the sections <I> AI </ I > and A2 (A2 and A3) from the bus bar on each side of the T-connection.
After the <B> <I> Dl </I> </B> (D2) disconnector at the end adjacent to the T-connection has been opened, tests can be made by alternately closing the <I> BI </I> and B2 switches (B2 and B3), to determine on which side of the disconnector the insulation fault is located. If this is between the <B> <I> Dl </I> </B> (D2) neural section and the corresponding GI transformer (G2), the switches on the bus bar can be left closed to allow power to the bus bar again while the insulation fault is dealt with.
In the case of the operation of the protective device placed on section A2 of the bus bar, a protection relay in the pilot circuit J = operates to move the switch B2 on this section of the bus, and also to move the switches. <I> BI </I> and B3 on the adjacent sections of the bus bar. At the same time, this relay initiates a current in the pilot circuits <I> FI </I> and F2 of the adjacent circuits <I> CI </I> and C, to cause the displacement of the distant switches <I> QI < / I> and Q2 on these circuits.
Tests can be done by turning the switches <I> BI </I> and <I> B </I> in turn to determine the location of the insulation fault, after which the switches can be closed. again to ensure power to the healthy parts of the circuit while the insulation fault is being dealt with.
As the protection device of a circuit connected in T to the bus bar usually has to be more sensitive than that of a section of the bus bar, it is sometimes preferred to modify the previous installation by using a current transformer present. two primaries for the protection of a bus bar section, rather than for the protection of the circuit connected to it, so that any slight loss of sensitivity that occurs when balancing a current transformer with two primary windings is against a single primary current transformer does not affect the most sensitive protection.
Such a variant is shown in fi-. 3.
In this variant, each <I> CI, C, </I> C3 circuit has a single Merz-Price type protection device, which differs from the corresponding device of FIG. 1 in that each current transformer with two primary windings <I> HI, H ", </I> H3 located at the near end of the bus bar is replaced by a single current transformer RI, R2, R3, placed between the junction point <B> <I> El, </I> </B> E2, B3 of the T connection and the disconnector <I> DI, </I> D2, D3 of the circuit .
The protection device for each section <I> AI, </I> A2, A3 of the com busbar takes at one end a single current transformer K3, KI, K2 placed on the section itself, adjacent to a point connection in T, and at the other end a current transformer <I> SI, </I> S2, S3 sensitive to both current passing through the following section A2, A3, <I> AI </I> respectively from the bus bar and to the current crossing the circuit <I> CI, </I> C2, C3,
this current transformer being arranged so that the protected zone of this section overlaps the protected zones of the next section and of the corresponding circuit connected to the bus bar. In addition, this variant does not differ from the previous installation.
These installations also have the very important advantage over the prior known installations of making it possible to reduce the number of cabinets for current transformers. So in addition of course to the costs of current transformers such as GI, G2, G3 at the ends of circuits <I> CI, </I> C2, C3 far from the T connection, previous installations required each phase to be two current transformer boxes for each switch of the bus bar, one on each side of this switch, while the present installation only requires one box of current transformers in each phase,
at the T-connection.
Such a box is shown in FIG. 4. Although it can be applied to the variant according to FIG. 3, this box will be described in its use with a protection instalatlion according to fig. 1.
Fig. 4 shows the box mounted in any phase adjacent to the junction point <I> El </I> of the circuit <I> Cl. </I> There is a similar box in the other two phases at this junction point, and likewise three such milar boxes, for each of the other two junction points E2 and E3. The three current transformers <I> Hl, </I> Kl and Ll are enclosed in a single box comprising a metal base a carrying a hollow porcelain insulator b which supports the three main conductors <I> Al, </ I> <I> A2, Cl </I> at its upper end.
Main conductors are understood to mean the conductors providing the main power supply, to distinguish them from the secondary conductors used for protection, for measurement or for any other auxiliary use. The current transformers are carried by two parts <I> c cl </I> and <I> d </I> dl of general U shape suspended in the box, a branch c of a part being close to a branch of the other room.
The two closely spaced branches <I> c and d </I> are connected at their upper ends respectively to terminals e and f connected to the two main conductors <I> Al </I> and A2. The two other branches <I> cl </I> and <I> dl </I> are connected to a metal cover g covering the upper part of the insulator b, the third main conductor <I> Cl < / I> being connected to this cover, which thus constitutes the junction point <I> El </I> of the T-connection.
The two close branches <I> c and d </I> carry the current transformer <I> Hl </I> sensitive to the currents passing through these two branches, and the two other current transformers Kl <I> and </I> Ll are carried respectively by the other two branches <I> dl </I> and <I> cl. </I> The two U-shaped pieces <I> c cl </I> and <I> d </I> dl, are isolated separately, for example by a paper winding, and, with current transformers, they are immersed in oil or other insulating liquid contained in the box.
The complete insulation is such that it satisfactorily resists the voltage difference between the main high voltage conductors and U-shaped parts in series with them, on the one hand, and the low voltage secondary circuits of transformers. current and also with the base a of the cabinet which is usually earthed, on the other hand. The two adjacent branches could also be slightly isolated from each other and surrounded by a rectilinear insulating sleeve on which the core of the current transformer would be mounted <I> Hl. </I>
Note that in previous installations, the junction point of the T-connection is included in only one of the three protected areas adjacent to this point. Although this arrangement is usually satisfactory, it may sometimes be desirable to provide additional protection of the junction point in the event of a temporary shutdown of the connected T-circuit or the section of the bus bar whose the protected area includes the junction point, while the other two sections meeting at this junction point are in service.
This can be achieved in various ways, but an especially advantageous installation is shown in fig. 5, wherein two of the three protected areas include the junction point.
In this embodiment, the protection device of each section <I> A1, </I> A2, A3 of the bus bar comprises at one end a current transformer <I> Tl, </I> T2, T3 to two in primary bearings covering the junction point <I> El, </I> E2, E3 of the T-connection, and at the other end another current transformer <I> U3, </I> Ul, U2 with two primary windings likewise covering the junction point E3, <I> El, </I> E2, while the protective device of each circuit <I> Cl,
</I> C2, C3 includes a single current transformer Vl, V2, V3 <I> at </I> the near end of the bus bar and a single current transformer Gl, G2, G3 at the far end .
It should be noted that this installation also has the advantage of requiring, in each case, the balancing of a current transformer with two primary windings vis-à-vis another current transformer with two windings. primary, and of a single current transformer vis-à-vis another simple current transformer, which allows maximum sensitivity to be obtained in each protection device. Fig. 6 shows an advantageous arrangement of the three current transformers in each phase, at the T-connection, in a single box, all the boxes being similar to each other so that it suffices to describe one.
In this construction, the main conductors are again supported by the upper part of a por celaine b insulator mounted on a metal base a, but in this case the junction point El is arranged at the lower part of the housing. The connections from the two sections <I> Al </I> and A2 of the bus bar to the junction point El can then include single branch pieces h and j respectively, while the connection of the circuit <I> CI </I> at the junction point <I> El </I> includes a three-branch piece <I> k </I> k1 k2. One of the three branches of this piece, k, is very close to piece h and forms a pair with it,
and another k2 branch is similarly close to the jet piece forming a pair with it. The two branches of each pair <I> hk, </I> <I> j </I> k2 are slightly isolated from each other and are further isolated by a winding of paper forming a rectilinear socket < I> 1, m </I> on which is mounted the core of a current transformer Ul, <I> Tl. </I> The third branch k1 of the three-branch piece is placed between the other two branches and it is also isolated by a paper winding forming a rectilinear socket n on which is mounted the core of a current transformer VI.
The part of the part with three branches located between the lower ends of the sockets 1 and <I> n </I> is slightly isolated from the point <I> El, </I> and it is submerged, with the sockets and the transformers. current maters, in an insulating liquid contained in the box. The three sockets <I> 1, m </I> and n are shown side by side in a row for simplicity, but in practice it is usually advantageous to arrange them at the angles of a triangle to save space in the box.
In the embodiment shown in FIGS. 7 and 8, the protective devices of three main conductors of a T-connection all cover the junction point, and the three current transformers Wl, <I> XI, </I> YI (W2, X2, Y2, and W3, X3, Yj) are of the type with two secondary windings.
In this embodiment, each junction point is again at the bottom of the box and each of the three main conductors <I> Cl, AI, </I> A2 is connected to this point by means of a piece with three branches. Two of the three branches of each piece are arranged in pairs with one branch of one of the other pieces in a rectilinear socket <I> o, p, q, </I> carrying a core of the current transformer Wl, <I> XI, </I> Yl, and the three remaining branches can be grouped together in another rectilinear socket r which does not support a current transformer and which can be placed in the middle of the triangle formed by the other three sockets.
Although the foregoing installations have been written with reference to their employment in a polygonal array of switchgear, it is evident that these installations can also be applied to any other circuit in which three main conductors meet at a T-connection in each phase. Fig. 9 shows such an installation comprising three long supply lines ZI, Z ', Z3 meeting at a point E.
This installation is similar to that shown in FIG. 1, the line Zt being protected by a protective device similar to that of the circuit <I> Cl, </I> while the other two lines Z and Z3 are protected respectively by devices similar to those of the sections <I> AI </I> and A2 from the omni bus bar. It is clear that the variants described above for a polygonal network of devices are also applicable to the circuit shown in FIG. 9.
Current transformer cabinets may also contain other additional current transformers for various purposes, for example measurements.