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.